DE112012006063T5

DE112012006063T5 - Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE112012006063T5
Application number: DE112012006063.6T
Authority: DE
Inventors: c/o Honda R&D Co. Ltd. Yabu Tomoya; c/o Honda R&D Co. Ltd. Yasuhara Shigeto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-12-04
Also published as: US20150061320A1; WO2013105398A1

Abstract

Weil eine Stoßstange (29), die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, und untere Elemente (27), die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich von den vorderen Enden von oberen Elementen (20) nach vorne erstrecken, mit den vorderen Enden von Stoßstangenverlängerungen (25) verbunden sind, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich von vorderen Enden von Frontseitenrahmen (24) nach vorne erstrecken, und die vorderen Seiten und die in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seiten des Paars von linken und rechten unteren Elementen (27), die vorderen Endseiten des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen (25) und die Vorderseite der Stoßstange (29) zu einer U-Form gekrümmt sind, die bei Betrachtung von oben zur Front des Fahrzeugrumpfs weist, ist es nicht nur möglich, das Gewicht des Fahrzeugrumpfrahmens im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, sondern es ist auch möglich, auf die Stoßstangenverlängerungen (25) eine Kollisionslast zu übertragen, die auch in die Stoßstange (29) eingegeben wird oder auch in die vorderen Teile der unteren Elemente (27) eingegeben wird, um hierdurch die Kollisionslast zu absorbieren, und weil darüber hinaus die Stoßstange (29) von den unteren Elementen (27) nicht zur Front des Fahrzeugrumpfs vorsteht, ist es möglich, die Dimensionen des Fahrzeugrumpf-Frontteils zu reduzieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugrumpfrahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, wobei die Struktur ein Paar von linken und rechten Frontseitenrahmen, ein Paar von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen, eine Stoßstange, ein Paar von linken und rechten oberen Elementen sowie ein Paar von linken und rechten unteren Elementen enthält.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Aus dem folgenden Patentdokument 1 ist eine Anordnung bekannt, in der ein Metallrahmenmodul vor einer Spritzwand angeordnet ist, eine aus FRP (faserverstärktem Kunststoff) hergestellte Crashleiste vor dem Metallrahmenmodul angeordnet ist, und, wenn ein Fahrzeug einer Frontalkollision unterliegt, der Kunststoff von der Faser der Crashleiste mittels der Kollisionslast getrennt wird, um hierdurch Kollisionsenergie zu absorbieren.
Ferner ist aus dem folgenden Patentdokument 2 eine Anordnung bekannt, worin eine aus FRP hergestellte Crashleiste pyramidenförmig mit geschlossenem Querschnitt ausgebildet ist, wobei die Querschnittsfläche vom vorderen Ende zum hinteren Ende hin allmählich zunimmt, und wenn in die Crashleiste eine Kollisionskraft eingegeben wird, die Crashleiste aufeinanderfolgend von der Außenseite her zerdrückt wird, um die Kollisionsenergie zu absorbieren.
VERWANDTE TECHNISCHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: GB Patent Nr. 2367270
Patentdokument 2: US Patent Nr. 6406088

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Wenn ein Fahrzeug einer Frontalkollision unterliegt und die Kollisionslast in die Stoßstange eingegeben wird, ist es möglich, die Kollisionslast von der Stoßstange auf eine Crashleiste (Stoßstangenverlängerung) zu übertragen und diese zu absorbieren; aber wenn ein Fahrzeug einer schmal versetzen Frontalkollision unterliegt und die Kollisionslast in der Fahrzeugbreitenrichtung weiter außen eingegeben wird als die Stoßstangenverlängerung, besteht die Möglichkeit, dass die Kollisionslast nicht effizient auf die Stoßstangenverlängerung übertragen werden kann. Um dieses Problem zu lösen, kann die Stoßstange so gemacht sein, dass sie in der Fahrzeugbreitenrichtung von den vorderen Enden eines Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen zur Außenseite hin vorsteht, aber dies erzeugt das Problem, dass die Stoßstange nach vorne und in der Fahrzeugbreitenrichtung auswärts vorsteht, und daher die Dimensionen des Fahrzeugrumpfvorderteils zunehmen.
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der obigen Umstände erreicht worden, und ihre Aufgabe ist es, eine Kollisionslast sowohl im Falle einer Frontalkollision als auch im Falle einer schmal versetzten Frontalkollision effektiv zu absorbieren, während eine etwaige Zunahme in den Dimensionen eines Fahrzeugrumpfvorderteils vermieden wird.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugrumpfrahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs angegeben, wobei die Struktur aufweist: ein Paar von linken und rechten Frontseitenrahmen, die sich von einem unteren Teil eines vorderen Wandteils einer Kabine zur Front eines Fahrzeugrumpfs erstrecken, ein Paar von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich von einem vorderen Ende des Frontseitenrahmens zur Front des Fahrzeugrumpfs erstrecken, eine Stoßstange, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt und mit vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen verbunden ist, ein Paar von linken und rechten oberen Elementen, die sich von einem oberen Teil am in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Ende des vorderen Wandteils der Kabine zur Front des Fahrzeugrumpfs erstrecken, sowie ein Paar von linken und rechten unteren Elementen, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich, während sie gebogen sind, von vorderen Enden des Paars von linken und rechten oberen Elementen nach unten zur Front, vorwärts und in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts erstrecken und mit den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen verbunden sind, wobei vordere Seiten und in der Fahrzeugbreitenrichtung äußere Seiten des Paars von linken und rechten unteren Elementen und eine vordere Seite der Stoßstange zu einer U-Form gekrümmt sind, die, bei Betrachtung von oben, zur Front des Fahrzeugrumpfs weist.
Ferner ist, gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Aspekt, die Stoßstange mit in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Wänden an den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen verbunden, das Paar von linken und rechten unteren Elementen mit in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Wänden an vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen verbunden, und die vorderen Seiten und die in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seiten des Paars von linken und rechten unteren Elementen, vordere Endflächen des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen, und die Vorderseite der Stoßstange sind zu einer U-Form gekrümmt, die, bei Betrachtung von oben, zur Front des Fahrzeugrumpfs weist.
Ferner ist, gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten oder zweiten Aspekt, ein Stoßstangen-Trägerabschnitt, der das in der Fahrzeugbreitenrichtung äußere Ende der Stoßstange trägt, an einer in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seite des vorderen Endteils der Stoßstangenverlängerung vorgesehen, und ein Unterelement-Trägerabschnitt, der ein in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts gebogenes vorderes Ende des unteren Elements trägt, ist an einer in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite des vorderen Endteils der Stoßstangenverlängerung vorgesehen.
Darüber hinaus ist, gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der ersten bis dritten Aspekte, am vorderen Endteil der Stoßstangenverlängerung ein geschwächter Abschnitt vorgesehen.
Ferner weisen, gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der ersten bis vierten Aspekte, die Stoßstange, das untere Element und die Stoßstangenverlängerung ein Hauptkörperteil auf, das einen offenen Querschnitt hat, sowie eine Rippe, die Innenseiten des Hauptkörperteils verbindet, wobei das Hauptkörperteil durch Harten von kontinuierlichen Fasern mit Kunststoff gebildet ist, und die Rippe durch Härten von diskontinuierlichen Fasern mit Kunststoff gebildet ist.
Ferner weisen, gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum fünften Aspekt, die Stoßstange und das untere Element im Inneren des Hauptkörperteils, das einen rechteckig U-förmigen Querschnitt hat, eine Mehrzahl von vertikalen Rippen auf.
Darüber hinaus weist, gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum fünften Aspekt, die Stoßstangenverlängerung im Inneren des Hauptkörperteils mit S-förmigem Querschnitt eine Mehrzahl von X-förmigen Rippen auf.
Ferner ist, gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der ersten bis siebten Aspekte, die Breite in vertikaler Richtung der Stoßstange in einem in der Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Teil größer als in einem Endteil in der Fahrzeugbreitenrichtung.
Ferner ist, gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Aspekt, das Hauptkörperteil der Stoßstangenverlängerung so ausgebildet, dass es einen S-förmigen Querschnitt hat, während es eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand und eine dritte Seitenwand aufweist, die im Wesentlichen zueinander parallel angeordnet sind, eine erste Bodenwand, die Endteile an einer Seite der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand verbindet, sowie eine zweite Bodenwand, die Endteile an der anderen Seite der dritten Seitenwand und der zweiten Seitenwand verbindet, wobei die erste Seitenwand, die erste Bodenwand und die zweiten Seitenwand über eine erste Rippe verbunden sind, die bei Betrachtung in der Fahrzeugbreitenrichtung X-förmig ausgebildet ist, und die dritte Seitenwand, die zweite Bodenwand und die zweite Seitenwand über eine zweite Rippe verbunden sind, die bei Betrachtung in der Fahrzeugbreitenrichtung X-förmig ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist, gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum neunten Aspekt, das Hauptkörperteil der Stoßstangenverlängerung aus mit kontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet, worin kontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, und die ersten und zweiten Rippen aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet sind, worin diskontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind.
Ferner sind, gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum neunten oder zehnten Aspekt, die ersten und zweiten Rippen als Mehrzahl entlang einer Fahrzeugrumpf-Längsrichtung vorgesehen.
Ferner stimmt, gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der neunten bis elften Aspekte, die Position in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung eines X-förmigen Schnittpunkts der ersten Rippe mit der Position, in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung, eines X-förmigen Schnittpunkts der zweiten Rippe überein.
Darüber hinaus sind, gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der neunten bis zwölften Aspekte, vordere Enden der ersten und zweiten Rippen mit einem vorbestimmten Abstand hinter dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung positioniert.
Ferner hat, gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der neunten bis dreizehnten Aspekte, die zweite Seitenwand, zur Entfernung aus einer Form, einen Auszugwinkel in der Fahrzeugbreitenrichtung.
Ferner weist, gemäß einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Aspekt, das untere Element einen ersten Abschnitt, der sich vom vorderen Ende des oberen Elements nach unten zur Front hin erstreckt, einen zweiten Abschnitt, der am vorderen Ende des ersten Abschnitts über einen ersten gebogenen Abschnitt gebogen ist und sich in horizontaler Richtung nach vorne erstreckt, sowie einen dritten Abschnitt, der in der Fahrzeugbreitenrichtung über einen zweiten gebogenen Abschnitt am vorderen Ende des zweiten Abschnitts zur Innenseite hin gebogen ist und mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung verbunden ist, auf, wobei das untere Element ein Hauptkörperteil aufweist, das einen sich in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen öffnenden rechteckigen U-förmigen Querschnitt aufweist, während es eine Bodenwand und ein Paar von Seitenwänden aufweist, und eine Mehrzahl von Rippen aufweist, die die Bodenwand und das Paar von Seitenwänden verbindet, wobei die Bodenwand aus mit kontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, worin kontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, und das Paar von Seitenwänden und die Rippen aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet sind, worin diskontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind.
Darüber hinaus sind, gemäß einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum fünfzehnten Aspekt, die Rippen gitterförmig ausgebildet, mit einer horizontalen Rippe, die sich entlang einer Längsrichtung des unteren Elements erstreckt, und eine Mehrzahl von vertikalen Rippen, welche die horizontale Rippe schneiden.
Ferner ist, gemäß einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum sechzehnten Aspekt, eine der vertikalen Rippen in dem ersten gebogenen Abschnitt angeordnet.
Ferner ist, gemäß einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum sechzehnten Aspekt, die horizontale Rippe mit der Bodenwand verbunden und erstreckt sich vom vorderen Ende des unteren Elements nach hinten.
Darüber hinaus weist, gemäß einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einem der fünfzehnten bis achtzehnten Aspekte, das untere Element am vorderen Ende einen Flansch auf, zur Verbindung mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung, und der Flansch ist aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet, worin diskontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind.
Ein Frontseitenrahmen-Basisteil 23 und ein Frontseitenrahmen-Außenteil 24 einer Ausführung entsprechen dem Frontseitenrahmen der vorliegenden Erfindung; eine erste Bodenwand 31d, ein zweiter Verstärkungsflansch 31g und ein erster Verbindungsabschnitt 31j der Ausführung entsprechen dem Stoßstangen-Trägerteil der vorliegenden Erfindung; ein erster Verstärkungsflansch 31f, ein vierter Verbindungsabschnitt 31n und ein fünfter Verbindungsabschnitt 33o der Ausführung entsprechen dem Unterelement-Trägerteil der vorliegenden Erfindung; eine erste Rippe 32, eine zweite Rippe 33, eine horizontale Rippe 38, eine vertikale Rippe 39, eine horizontale Rippe 41 und eine vertikale Rippe 42 der Ausführung entsprechen der Rippe der vorliegenden Erfindung; ein zweiter Befestigungsflansch 34g der Ausführung entspricht dem Flansch der vorliegenden Erfindung; und eine erste Seitenwand 36 und eine zweite Seitenwand 37 der Ausführung entsprechen der Seitenwand der vorliegenden Erfindung.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Weil, gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Stoßstange, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, und das Paar von linken und rechten unteren Elementen, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich nach unten zur Front, vorwärts und in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts erstrecken, während die von den vorderen Enden des Paars von linken und rechten oberen Elementen gebogen sind, mit den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen verbunden sind, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich von den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Frontseitenrahmen zur Front des Fahrzeugrumpfs hin erstrecken, und Vorderseiten und Außenseiten in der Fahrzeugbreitenrichtung des Paars von linken und rechten unteren Elementen und die Vorderseite der Stoßstange zu einer U-Form gekrümmt sind, die, bei Betrachtung von oben, zur Front des Fahrzeugrumpfs weist, ist es nicht nur möglich, das Gewicht des Fahrzeugrumpfrahmens am vorderen Teil des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, sondern es ist auch möglich, auf die Stoßstangenverlängerungen eine Kollisionslast zu übertragen, welche auf die Stoßstange eingegeben wird oder auf Frontteile der unteren Elemente eingegeben wird, um hierdurch die Kollisionslast zu absorbieren, und weil darüber hinaus die Stoßstange nicht von dem unteren Element zur Front des Fahrzeugrumpfs vorsteht, ist es möglich, die Dimensionen des Fahrzeugrumpf-Frontteils zu reduzieren.
Weil ferner, gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Stoßstange mit in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Wänden an den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen verbunden ist, das Paar von linken und rechten unteren Elementen mit in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Wänden an vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen verbunden ist, und die vorderen Seiten und in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seiten des Paars von linken und rechten unteren Elementen, die vorderen Endflächen des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen, und die Vorderseite der Stoßstange zu einer U-Form gekrümmt sind, die, bei Betrachtung von oben, zur Front des Fahrzeugrumpfs weist, ist es nicht nur möglich, das Gewicht des Fahrzeugrumpfrahmens im Frontteil des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, sondern ist es auch möglich, auf die Stoßstangenverlängerungen eine Kollisionslast zu übertragen, die auch in die Stoßstange eingegeben wird oder auch in die Frontteile der unteren Elemente eingegeben wird, um hierdurch die Kollisionslast zu absorbieren, und weil darüber hinaus die Stoßstange nicht von dem unteren Element zur Front des Fahrzeugrumpfs vorsteht, ist es möglich, die Dimensionen des Fahrzeugrumpf-Frontteils zu reduzieren.
Weil ferner, gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das Stoßstangen-Trägerteil zum Tragen des in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Endes der Stoßstange an der in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seite des vorderen Endteils der Stoßstangenverlängerung vorgesehen ist, ist es möglich, von dem Stoßstangen-Trägerteil auf die Stoßstangenverlängerung eine Kollisionslast zu übertragen, die in die Stoßstange eingegeben wird, wenn eine Frontalkollision vorliegt, um diese somit effizient zu absorbieren, und da ferner das Unterelement-Trägerteil zum Tragen des in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts gebogenen Vorderendes des unteren Elements an der in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite des vorderen Endteils der Stoßstangenverlängerung vorgesehen ist, ist es möglich, von dem Unterelement-Trägerteil auf die Stoßstangenverlängerung eine Kollisionslast zu übertragen, die in das vordere Teil des unteren Elements eingegeben wird, wenn eine schmal versetzte Frontalkollision vorliegt, um diese somit effizient zu absorbieren.
Weil darüber hinaus, gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das vordere Endteil der Stoßstangenverlängerung das geschwächte Teil enthält, ist es möglich, dass das geschwächte Teil in der Anfangsstufe einer Kollision verknickt, um hierdurch die Spitzenlast zu reduzieren.
Weil ferner, gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Stoßstange, das untere Element und die Stoßstangenverlängerung das Hauptkörperteil enthalten, das durch Härten der kontinuierlichen Fasern mit Kunststoff gebildet ist, so dass sie einen offenen Querschnitt haben, und die Rippen, die durch Härten der diskontinuierlichen Fasern mit Kunststoff gebildet sind, und die eine Verbindung zwischen den Innenseiten des Hauptkörperteils herstellen, ist es möglich, einen Ausgleich zwischen der Festigkeit und Formbarkeit durch die Verstärkung des Hauptkörperteils, das eine relativ einfache Form hat, mit den kontinuierlichen Fasern, die hohe Festigkeit haben und das Hauptkörperteil verstärken, das eine relativ komplizierte Form hat, mit den diskontinuierlichen Fasern, die eine hohe Formbarkeit haben, zu erreichen. Im Ergebnis kann das Aufspreizen des Hauptkörperteils mit offenem Querschnitt mittels der Rippen verhindert werden, um hierdurch eine Festigkeit mit einer leichtgewichtigen Struktur zu ergeben.
Weil darüber hinaus, gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Stoßstange und das untere Element im Inneren des Hauptkörperteils, das einen rechteckig U-förmigen Querschnitt hat, eine Mehrzahl von vertikalen Rippen aufweisen, kann die Festigkeit gegen Verdrehen oder Verbiegen des Hauptkörperteils mittels der Rippen verbessert werden und kann die Kollisionsenergie durch das Hauptkörperteil und die Rippen effizient absorbiert werden, indem diese sequentiell von der Endseite durch die Kollisionslast verknickt werden.
Weil ferner, gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Stoßstangenverlängerung in einem Inneren des Hauptkörperteils mit S-förmigem Querschnitt eine Mehrzahl von X-förmigen Rippen aufweist, kann die Festigkeit gegen Verdrehen oder Verbiegen des Hauptkörperteils mittels der Rippen verbessert werden, und kann die Kollisionsenergie vom Hauptkörperteils und der Rippe effizient absorbiert werden, indem diese von der Endseite durch die Kollisionslast sequentiell verknickt werden.
Weil darüber hinaus, gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Breite in vertikaler Richtung der Stoßstange in einem in der Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Teil größer ist als in einem Endteil in der Fahrzeugbreitenrichtung, nimmt die Wahrscheinlichkeit, dass die Kollisionslast mittels der Stoßstange aufgenommen werden kann, um hierdurch den Aufprall zu absorbieren, zu, auch wenn die Höhe der Stoßstange und die Höhe des Elements, die damit kollidieren, unterschiedlich sind.
Weil ferner, gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das Hauptkörperteil der Stoßstangenverlängerung die erste Seitenwand, die erste Bodenwand, die zweite Seitenwand, die zweite Bodenwand und die dritte Seitenwand enthält und mit S-förmigem Querschnitt ausgebildet ist; die erste Seitenwand, die erste Bodenwand und die zweite Seitenwand über die erste Rippe verbunden sind, die bei Betrachtung in der Fahrzeugbreitenrichtung eine X-Form bilden; und die dritte Seitenwand, die zweite Bodenwand und die zweite Seitenwand über die zweite Rippe verbunden sind, die bei Betrachtung in der Fahrzeugbreitenrichtung eine X-Form bilden, können, wenn eine Kollisionslast in die Stoßstangenverlängerung in deren Längsrichtung eingegeben wird, die ersten und zweiten Rippen verhindern, dass sich das Öffnungsteil der Stoßstangenverlängerung, die einen offenen Querschnitt hat, aufspreizt, und werden das Hauptkörperteil und die ersten und zweiten Rippen der Stoßstangenverlängerung in der Längsrichtung komprimiert und knicken, um hierdurch die Kollisionsenergie effizient zu absorbieren. Weil darüber hinaus die Stoßstangenverlängerung einen offenen Querschnitt hat, ist sie nicht nur leichtgewichtig, sondern ist es auch einfach, eine Formung mittels einer Form auszuführen.
Weil ferner, gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das Hauptkörperteil der Stoßstangenverlängerung aus mit kontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, worin kontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, kann die Festigkeit des Hauptkörperteils mittels der kontinuierlichen Fasern verbessert werden, und weil darüber hinaus die ersten und zweiten Rippen aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet sind, worin diskontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, können Rippen mit einer komplizierten Form mit einem faserverstärkten Kunststoffelement geformt werden, um zu ermöglichen, dass ein Ausgleich zwischen der Festigkeit und Formbarkeit der Stoßstangenverlängerung erreicht wird.
Weil ferner, gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, die ersten und zweiten Rippen als Mehrzahl entlang einer Fahrzeugrumpf-Längsrichtung vorgesehen sind, ist es möglich, die Kollisionsenergie mit einer stabilen Last für eine lange Dauer hinweg ab der anfänglichen Kollisionszeit bis zur Kollisionsendzeit zu absorbieren, während die Spitzenlast auf ein niedriges Niveau gedrückt wird.
Weil darüber hinaus gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung die Position in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung eines X-förmigen Schnittpunkts der ersten Rippe mit der Position, in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung, eines X-förmigen Schnittpunkts der zweiten Rippe übereinstimmt, ist es möglich, die Stoßstangenverlängerung stufenweise von der Außenseite her zu verknicken, während mittels der ersten und zweiten Rippen noch zuverlässiger verhindert wird, dass sich das Hauptkörperteil der Stoßstangenverlängerung aufspreizt.
Weil ferner, gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, vordere Enden der ersten und zweiten Rippen mit einem vorbestimmten Abstand hinter dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung positioniert sind, ist es möglich, in der Anfangsstufe einer Frontalkollision das vordere Endteil der Stoßstangenverlängerung, in dem die ersten und zweiten Rippen nicht ausgebildet sind, leicht zu verknicken, um hierdurch in der Anfangsstufe der Kollision die Spitzenlast zu reduzieren.
Weil, gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die zweite Seitenwand des Hauptkörperteils der Stoßstangenverlängerung einen Auszugwinkel in der Fahrzeugbreitenrichtung aufweist, kann die Stoßstangenverlängerung aus der Form leicht entnommen werden.
Weil, gemäß dem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, das untere Element den ersten Abschnitt, der sich vom vorderen Ende des oberen Elements nach unten zur Front hin erstreckt, den zweiten Abschnitt, der am vorderen Ende des ersten Abschnitts über einen ersten gebogenen Abschnitt gebogen ist und sich in horizontaler Richtung nach vorne erstreckt, sowie den dritten Abschnitt, der in der Fahrzeugbreitenrichtung über einen zweiten gebogenen Abschnitt am vorderen Ende des zweiten Abschnitts zur Innenseite hin gebogen ist und mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung verbunden ist, aufweist, besteht, wenn eine schmal versetzte Frontalkollision stattfindet und eine Kollisionslast in der Längsrichtung in das vordere Ende des unteren Elements eingegeben wird, eine Möglichkeit, dass das untere Element über die ersten und zweiten gebogenen Abschnitte zurückgeknickt wird, und die Kollisionslast nicht effizient absorbiert werden würde. Da jedoch das untere Element das Hauptkörperteil mit rechteckig-U-förmigem Querschnitt enthält, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen öffnet, während es die Bodenwand und das Paar von Seitenwänden enthält, und die Mehrzahl von Rippen eine Verbindung zwischen der Bodenwand und dem Paar von Seitenwänden vorsehen, wobei die Bodenwand aus mit kontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, worin die kontinuierlichen Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, und das Paar von Seitenwandteilen und die Rippen aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet sind, worin die diskontinuierlichen Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, bietet der mit kontinuierlicher Faser verstärkte Kunststoff der Bodenwand einen Widerstand, auch wenn die Kollisionslast so wirkt, dass sie den ersten gebogenen Abschnitt zurückknickt, der in der vertikalen Richtung gebogen ist, und auch die Seitenwandteile bieten einen Widerstand hierfür, um hierdurch zu verhindern, dass der erste gebogene Abschnitt bricht, und selbst wenn darüber hinaus die Kollisionslast auf das geknickte Teil wirkt, bieten der zweite gebogene Abschnitt, der in der Links-Rechts-Richtung gebogen ist, die Seitenwandteile und die Rippe einen Widerstand hierfür, um hierdurch zu verhindern, dass der zweite gebogene Abschnitt bricht. Dies ermöglicht, dass das untere Element von der Vorderseite zur Rückseite mittels der Last einer Frontalkollision sequentiell verknickt wird, um hierdurch die Kollisionslast effizient zu absorbieren. Weil darüber hinaus die Bodenwand des unteren Elements nur in dem zweiten gebogenen Abschnitt gekrümmt ist, kann das untere Element mittels einer Form pressgeformt werden.
Weil, gemäß dem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Rippen gitterförmig ausgebildet sind, mit einer horizontalen Rippe, die sich entlang einer Längsrichtung des unteren Elements erstreckt, und eine Mehrzahl von vertikalen Rippen, welche die horizontale Rippe schneiden, ist es möglich, das Hauptkörperteil des unteren Elements effizient zu verstärken, während das Gewicht verringert wird, indem die Dicke der Rippe reduziert wird, um hierdurch zu ermöglichen, dass das Hauptkörperteil und die Rippe durch eine Kollisionslast verknickt werden und somit die Kollisionsenergie absorbieren.
Weil ferner, gemäß dem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine der Mehrzahl von vertikalen Rippen zur Verstärkung in dem ersten gebogenen Abschnitt angeordnet ist, ist es möglich, einen Bruch des unteren Elements über dem ersten gebogenen Abschnitt zu verhindern, wenn ein starkes Biegemoment auf den ersten gebogenen Abschnitt aufgrund der Last einer versetzten Frontalkollision einwirkt, um hierdurch die Aufprallabsorptionsleistung sicherzustellen.
Weil darüber hinaus, gemäß dem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die horizontale Rippe mit der Bodenwand verbunden ist und sich vom vorderen Ende des unteren Elements nach hinten erstreckt, ist es, aufgrund der hochfesten Bodenwand, die mit den kontinuierlichen Fasern verstärkt ist, die weiter mit der horizontalen Rippe verstärkt ist, möglich, einen Bruch des unteren Elements über dem ersten gebogenen Abschnitt oder dem zweiten gebogenen Abschnitt zu verhindern, wenn die Last einer versetzten Frontalkollision in das vordere Ende des unteren Elements eingegeben wird, um hierdurch die Aufprallabsorptionsleistung sicherzustellen.
Weil ferner gemäß dem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Flansch am vorderen Ende des unteren Elements vorgesehen ist, kann das vordere Ende des unteren Elements leicht mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung verbunden werden. Weil darüber hinaus der Flansch aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, wodurch die diskontinuierlichen Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, können das Hauptkörperteil und der Flansch des unteren Elements alle auf einmal geformt werden, um hierdurch die Anzahl der Prozessschritte verringern zu können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht des Rahmenwerks eines Kraftfahrzeugs, das faserverstärkten Kunststoff als Hauptkörper enthält (erste Ausführung)
2 ist eine vergrößerte Ansicht von Teil 2 in 1 (erste Ausführung)
3 ist eine Ansicht in Richtung von Pfeil 3 in 2 (erste Ausführung)
4 zeigt Perspektivansichten einer Stoßstangenverlängerung (erste Ausführung)
5 zeigt Perspektivansichten eines unteren Elements (erste Ausführung)
6 ist eine Perspektivansicht einer Stoßstange (erste Ausführung)
7 zeigt Schnittansichten entlang Linien 7(A)-7(A), 7(B)-7(B) und 7(C)-7(C) in 2 (erste Ausführung)
8 zeigt vergrößerte Ansichten aus der Richtung von Pfeil 8(A) und der Richtung von Pfeil 8(B) in 7 (erste Ausführung)
9 zeigt Diagramme zur Erläuterung der Strukturen des Betriebs einer Form (erste Ausführung)
10 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs, wenn das Kraftfahrzeug in eine Frontalkollision verwickelt ist (erste Ausführung)
11 zeigt Diagramme zur Erläuterung des Betriebs zum Absorbieren eines Aufpralls mittels der Stoßstangenverlängerung (erste Ausführung)
Bezugszeichenliste

11: Kabine
16: vorderes Wandteil
16a: Radhaus
22: oberes Element
23: Frontseitenrahmen-Basisteil (Frontseitenrahmen)
24: Frontseitenrahmen-Außenteil (Frontseitenrahmen)
25: Stoßstangenverlängerung
27: unteres Element
29: Stoßstange
31: Hauptkörperteil
31a: erste Seitenwand
31b: zweite Seitenwand
31c: dritte Seitenwand
31d: erste Bodenwand (Stoßstangen-Trägerabschnitt)
31e: zweite Bodenwand
31f: erster Verstärkungsflansch (Unterelement-Trägerabschnitt)
31g: zweiter Verstärkungsflansch (Stoßstangen-Trägerabschnitt)
31j: erster Verbindungsabschnitt (Stoßstangen-Trägerabschnitt)
31n: vierter Verbindungsabschnitt (Unterelement-Trägerabschnitt)
31o: fünfter Verbindungsabschnitt (Unterelement-Trägerabschnitt)
31p: geschwächter Abschnitt
32: erste Rippe (Rippe)
33: zweite Rippe (Rippe)
34: Hauptkörperteil
34a: erster Abschnitt
34b: zweiter Abschnitt
34c: dritter Abschnitt
34d: erster gebogener Abschnitt
34e: zweiter gebogener Abschnitt
34g: zweiter Befestigungsflansch (Flansch)
35: Bodenwand
36: erste Seitenwand (Seitenwand)
37: zweite Seitenwand (Seitenwand)
38: horizontale Rippe (Rippe)
39: vertikale Rippe (Rippe)
40: Hauptkörperteil
41: horizontale Rippe (Rippe)
42: vertikale Rippe (Rippe)
44A: kontinuierliche Faser
44B: kontinuierliche Faser
45: diskontinuierliche Faser
46: Form

ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Art zur Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf 1 bis 11 erläutert.
ERSTE AUSFÜHRUNG
Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist eine aus mit Kohlefaser verstärktem Kunststoff (CFRP) hergestellte Kabine 11 badewannenförmig ausgebildet, während sie eine vordere Bodenplatte 12, eine hintere Bodenplatte 14, die mit dem hinteren Ende der vorderen Bodenplatte 12 über ein Stufenteil 13 verbunden ist, linke und rechte Seitenschwellerteile 15 und 15, die sich in der Längsrichtung entlang in der Fahrzeugbreitenrichtung entgegengesetzten Rändern der vorderen Bodenplatte 12 und der hinteren Bodenplatte 14 erstrecken, ein vorderes Wandteil 16, das von den vorderen Enden der vorderen Bodenplatte 12 und den linken und rechten Seitenschwellerteilen 15 und 15 hochsteht, und ein hinteres Wandteil 17, das von hinteren Enden der hinteren Bodenplatte 14 und den linken und rechten Seitenschwellerteilen 15 und 15 hochsteht, enthält. An den Oberseiten der linken und rechten Seitenschwellerteile 15 und 15 sind eine umgekehrt U-förmige Überrollstange 18 und linke und rechte Stege 19 und 19 befestigt, welche die Überrollstange 18 verstärken.
Metallverbindungsmodule 20 und 20 sind an in der Fahrzeugbreitenrichtung entgegengesetzten Endteilen an einer Vorderseite des vorderen Wandteils 16 der Kabine 11 mittels Bolzen gesichert, welche nicht dargestellt sind. In jedem Verbindungsmodul 20 sind, als Einheit, ein Dämpfergehäuse 21, ein oberes Element 22 und ein Frontseitenrahmen-Basisteil 23 ausgebildet, und das hintere Ende eines Metall-Frontseitenrahmen-Außenteils 24, das ein separates Element ist, ist in Serie mit dem vorderen Ende des Frontseitenrahmen-Basisteils verbunden. Das obere Element 22 ist ein Element, das oberhalb eines Radhauses 16a (siehe 1) angeordnet ist, das in dem vorderen Wandteil 16 der Kabine 11 ausgebildet ist.
Hintere Enden von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen 25 und 25, die aus CFRP hergestellt sind, sind an vorderen Enden der linken und rechten Frontseitenrahmen-Außenteile 24 und 24 mittels Bolzen 26 gesichert, und hintere Enden von linken und rechten unteren Elementen 27 und 27, die aus CFRP hergestellt sind, sind mittels Bolzen 28 an vorderen Enden der oberen Elemente 22 und 22 der linken und rechten Verbindungsmodule 20 und 20 gesichert. In der Fahrzeugbreitenrichtung entgegengesetzte Endteile einer aus CFRP hergestellten Stoßstange 29 sind mit in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seiten von vorderen Enden der linken und rechten Stoßstangenverlängerung 25 und 25 verbunden, und in der Fahrzeugbreitenrichtung innere Seiten von vorderen Enden der linken und rechten unteren Elemente 27 und 27 sind mit in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seiten der vorderen Enden der linken und rechten Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 verbunden. Eine vordere Trennwand 30 ist mit in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seiten der linken und rechten Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 verbunden, wobei die vordere Trennwand 30 rechteckige Rahmenformen durch Verbindung eines oberen Elements 30a, eines unteren Elements 30b und von linken und rechten Seitenelementen 30 und 30, die aus CFRP hergestellt sind, gebildet ist.
Die Strukturen der Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 werden nun in Bezug auf 2 bis 4 erläutert. Weil die linken und rechten Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 spiegelsymmetrische Elemente sind, wird, diese repräsentierend, die Struktur der linken Stoßstangenverlängerungen 25 erläutert.
Die Stoßstangenverlängerung 25, die aus CFRP hergestellt ist, ist ein Element, das ein Hauptkörperteil 31 aufweist, das sich linear in der Vorne- und Hintenrichtung erstreckt, wobei das Hauptkörperteil 31 mit einem S-förmigen Querschnitt ausgebildet ist, während es aufweist: eine obere erste Seitenwand 31a, eine mittlere zweite Seitenwand 32b, eine untere dritte Seitenwand 31c, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, eine erste Bodenwand 31d, die eine Verbindung zwischen in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Enden der ersten Seitenwand 31a und der zweiten Seitenwand 31b vorsieht, und eine zweite Bodenwand 31e, die eine Verbindung zwischen in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Enden der dritten Seitenwand 31c und der zweiten Seitenwand 31b vorsieht. Ein erster Verstärkungsflansch 31f steht vom in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Ende der ersten Seitenwand 31a nach oben vor, und ein zweiter Verstärkungsflansch 31g steht vom in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Ende der dritten Seitenwand 31c nach unten vor. Ein erster Befestigungsflansch 31h, der mittels der Bolzen 26 und 26 am vorderen Ende des Frontseitenrahmen-Außenteils 24 befestigt ist, steht vom hinteren Ende der ersten Seitenwand 31a nach oben vor, und ein zweiter Befestigungsflansch 31i, der mittels der Bolzen 26 und 26 am vorderen Ende des Frontseitenrahmen-Außenteils 24 befestigt ist, steht vom hinteren Ende der dritten Seitenwand 31c nach unten vor.
Ferner stehen ein erster Verbindungsabschnitt 31j und ein zweiter Verbindungsabschnitt 31k, an einer in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seite der ersten Bodenwand 31d vor, wobei ein dreieckiger dritter Verbindungsabschnitt 31m an einer in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seite des zweiten Verstärkungsflanschs 31g vorsteht, ein dreieckiger vierter Verbindungsabschnitt 31n an einer in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite der zweiten Bodenwand 31e vorsteht, und ein plattenförmiger fünfter Verbindungsabschnitt 31o so vorgesehen ist, dass er vom unteren Ende der zweiten Bodenwand 31e in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen vorsteht. Die erste Seitenwand 31a und die dritte Seitenwand 31b erstrecken sich, bei Betrachtung von vorne, horizontal, und die zweite Seitenwand 31e hat einen Auszugwinkel, der relativ zur horizontalen Richtung geneigt ist, um das Entfernen aus einer Form zu erleichtern (siehe 4).
Drei erste Rippen 32, die X-förmig ausgebildet sind, sind aufeinanderfolgend in der Vorne- und Hinten-Richtung in einem Raum ausgebildet, der von der ersten Seitenwand 31a, der ersten Bodenwand 31d und der zweiten Seitenwand 31b umgeben ist, und der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung auswärts öffnet. Ähnlich sind drei zweite Rippen 33, die X-förmig ausgebildet sind, in der Vorne- und Hinten-Richtung aufeinanderfolgend in einem Raum ausgebildet, der von der dritten Seitenwand 31c, der zweiten Bodenwand 31e und der zweiten Seitenwand 31b umgeben ist, und der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts öffnet. Die Positionen von drei Schnittpunkten der X-förmigen ersten Rippen 32 und der Positionen der drei Schnittpunkte der X-förmigen zweiten Rippen 33 sind in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung ausgerichtet. In anderen Worten, die drei Schnittpunkte der zweiten Rippen 33 an der unteren Seite sind unterhalb der drei Schnittpunkte der ersten Rippen 32 an der oberen Seite angeordnet (siehe 4). Ferner sind vordere Enden der ersten Rippen 32 und der zweiten Rippen 33 hinter dem vorderen Ende des Hauptkörperteils 31 angeordnet, mit einem geschwächten Abschnitt 31p mit einer Länge a, der zwischen dem vorderen Ende des Hauptkörperteils 31 und den vorderen Enden der ersten und zweiten Rippen 32 und 33 eingefügt ist (siehe 4).
Die Strukturen der unteren Elemente 27 und 27 werden nun in Bezug auf 2, 3 und 5 erläutert. Da die linken und rechten unteren Elemente 27 und 27 spiegelsymmetrische Elemente sind, wird, diese repräsentierend, die Struktur des linken unteren Elements 27 erläutert.
Ein Hauptkörperteil 34 des unteren Elements 27, das aus CFRP hergestellt ist, enthält einen ersten Abschnitt 31a, der sich vom vorderen Ende des oberen Elements 22 nach unten zur Front hin erstreckt, einen zweiten Abschnitt 31b, der vom vorderen Ende des ersten Abschnitts 34a über einen ersten gebogenen Abschnitt 34d nach oben gebogen ist und sich im Wesentlichen horizontal und nach vorne erstreckt, und einen dritten Abschnitt 34c, der vom vorderen Ende des zweiten Abschnitts 34b über einen zweiten gebogenen Abschnitt 34e in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts gebogen ist und sich in der Fahrzeugbreitenrichtung im Wesentlichen horizontal und einwärts erstreckt. Das Hauptkörperteil 34 ist so ausgebildet, dass es einen rechteckigen U-förmigen Querschnitt hat, während es eine Bodenwand 35 enthält, die eine in der Fahrzeugbreitenrichtung innere Seite und eine Rückseite bildet, eine erste Seitenwand 36, die sich vom oberen Rand der Bodenwand 35 in der Fahrzeugbreitenrichtung auswärts und nach vorne erstreckt, und eine zweite Seitenwand 37, die sich vom unteren Rand der Bodenwand 35 in der Fahrzeugbreitenrichtung auswärts und nach vorne erstreckt.
Erste Befestigungsflansche 34f, die mit dem vorderen Ende des oberen Elements 22 mittels der Bolzen 28 verbunden sind, sind am hinteren Ende des ersten Abschnitts 34a vorgesehen, und ein zweiter Befestigungsflansch 34g, der mit der Stoßstangenverlängerung 25 verbunden ist, ist am in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Ende des dritten Abschnitts 34c vorgesehen.
Gitterförmig im Inneren des Hauptkörperteils 34 ausgebildet sind eine horizontale Rippe 38, die von der Bodenwand 35 parallel zu den ersten und zweiten Seitenwänden 36 und 37 vorsteht, um sich in der Fahrzeugbreitenrichtung auswärts nach vorne zu erstrecken, sowie eine Mehrzahl von vertikalen Rippen 39, die die horizontale Rippe 38 schneiden und mit der Bodenwand 35 und den ersten und zweiten Seitenwänden 36 und 37 verbunden sind. Unter der Mehrzahl von vertikalen Rippen 39 ist eine 39 (1) an der Position des ersten gebogenen Abschnitts 34b des unteren Elements 27 angeordnet (siehe 5(A)).
Nun wird die Struktur der Stoßstange 29 in Bezug auf 2, 3 und 6 erläutert.
Ein Hauptkörperteil 40 der Stoßstange 29 ist ein Element mit rechteckigem U-förmigen Querschnitt, mit einer offenen Vorderseite, und das eine Bodenwand 40a und obere und untere Seitenwände 40b und 40c enthält, und Flansche 40d und 40e in der vertikalen Richtung von den vorderen Rändern der oberen und unteren Seitenwände 40b und 40c vorstehen. In einer Gitterform an einer Innenseite des Hauptkörperteils 40 ausgebildet sind eine horizontale Rippe 41, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, sowie eine Mehrzahl von vertikalen Rippen 42, die sich in der vertikalen Richtung orthogonal zur horizontalen Rippe 41 erstrecken, wobei der hintere Rand der horizontalen Rippe 41 mit der Bodenwand 40a verbunden ist, und die hinteren Ränder und die oberen und unteren Ränder der vertikalen Rippen 42 mit der Bodenwand 40a und den Seitenwänden 40b und 40c verbunden sind. Ein Paar von linken und rechten plattenförmigen Endträgern 43 und 43, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind, sind an in der Fahrzeugbreitenrichtung entgegengesetzten Enden des Hauptkörperteils 40 vorgesehen.
Der Abstand zwischen den oberen und unteren Seitenwänden 40b und 40c der Stoßstange ist, für ein in der Fahrzeugbreitenrichtung mittleres Teil der Stoßstange 29, H1, und, für in der Fahrzeugbreitenrichtung entgegengesetzte Endteile H2, wobei H2 kleiner als H1 ist. Das heißt, die Breite in der vertikalen Richtung der Stoßstange 29 ist für ein in der Fahrzeugbreitenrichtung mittleres Teil größer als in den in der Fahrzeugbreitenrichtung entgegengesetzten Endteilen (siehe 6). Daher kann, selbst wenn daher die Höhe der Stoßstange 29 von der Höhe eines Elements, mit dem sie kollidiert, unterschiedlich ist, die Kollisionslast von der Stoßstange 29 aufgenommen werden, um hierdurch die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass der Aufprall absorbiert werden kann.
Wie in 7(A) gezeigt, sind die erste Seitenwand 31a, die zweite Seitenwand 31b, die dritte Seitenwand 31c, die erste Bodenwand 31d und die zweite Bodenwand 31b des Hauptkörperteils 31 der Stoßstangenverlängerung 25 aus einem Material gebildet, das aus mit Harz gehärtetem Gewebetuch gebildet ist, das durch flachgewobene kontinuierliche Fasern 44A, 44B gebildet ist, die aus Kohlefasern hergestellt sind (siehe 8(A)), und andere Teile, einschließlich der ersten Rippen 32 und der zweiten Rippen 33, sind aus einem Material gebildet, das aus mit Harz gehärtetem zufällig vernetzten diskontinuierlichen Fasern 45 gebildet ist, die aus Kohlefaser hergestellt sind (siehe 8(B)). Ferner sind die inneren Seiten der ersten Seitenwand 31a, der zweiten Seitenwand 31b und der ersten Bodenwand 31d, und die inneren Seiten der dritten Seitenwand 31c, der zweiten Seitenwand 31b und der zweiten Bodenwand 31e mit einem dünnen Film abgedeckt, der durch Härten mit Harz aus diskontinuierlichen Fasern 45 gebildet ist, die aus Kohlefaser hergestellt sind.
Wie in 7(B) gezeigt, ist die Bodenwand 35 des Hauptkörperteils 34 des unteren Elements 27 aus einem Material gebildet, das aus mit Harz gehärtetem gewobenen Tuch gebildet ist, das durch flachgewobene kontinuierliche Fasern 44A, 44B gebildet ist, die aus Kohlefaser hergestellt sind, aber andere Teile, wie etwa die erste Seitenwand 36, die zweite Seitenwand 37, die horizontale Rippe 38 und die vertikalen Rippen 39 aus einem Material gebildet sind, das durch aus mit Harz gehärteten zufällig vernetzten diskontinuierlichen Fasern 45 gebildet ist, die aus Kohlefasern hergestellt sind. Ferner ist eine Innenseite der Bodenwand 35 mit einem dünnen Film abgedeckt, der durch Härten mit Harz aus diskontinuierlichen Fasern 45 gebildet ist, die aus Kohlefaser hergestellt sind.
Wie in 7(C) gezeigt, sind die Bodenwand 40a, die oberen und unteren Seitenwände 40b und 40c und die oberen und unteren Flansche 40d und 40e des Hauptkörperteils 40 der Stoßstange 29 aus einem Material gebildet, das aus mit Harz gehärtetem gewobenen Tuch gebildet ist, das durch flachgewobene kontinuierliche Fasern 44A, 44B gebildet ist, die aus Kohlefaser hergestellt sind, aber andere Teile, wie etwa die horizontale Rippe 41, die vertikalen Rippen 42 und die Endträger 43 und 43 aus einem Material gebildet sind, das aus mit Harz gehärtetem zufällig vernetzten diskontinuierlichen Fasern 45 gebildet ist, die aus Kohlefaser hergestellt sind. Ferner ist eine Innenseite des Hauptkörperteils 40 mit einem dünnen Film bedeckt, der aus mit Harz gehärteten diskontinuierlichen Fasern 45 gebildet ist, die aus Kohlefaser hergestellt sind.
Nun wird die Struktur einer Form zur Pressformung der Stoßstange 29 in Bezug auf 9 erläutert.
Wie in 9(A) gezeigt, enthält eine Form 46 zur Pressformung der Stoßstange 29 eine Innenform 47 mit einem vertieften Hohlraum 47a zum Formen einer Außenoberfläche des Hauptkörperteils 40 sowie eine Außenform 48 mit einem vorstehenden Kern 48a zum Formen einer Innenoberfläche des Hauptkörperteils 40, und in dem Kern 48a sind eine horizontale Nut 48b zum Formen der horizontalen Rippe 41 und vertikale Nuten 48c zum Formen der vertikalen Rippen 42 ausgebildet. In einem Zustand, in dem die Form 46 geöffnet ist, werden ein erstes Prepreg 49 aus kontinuierlichen Fasern sowie ein zweites Prepreg 50 aus diskontinuierlichen Fasern in einem oberen Teil des Hohlraums 47a der Innenform 47 im vorgeheizten Zustand angeordnet. In der vorliegenden Ausführung beträgt die Länge der diskontinuierlichen Fasern des zweiten Prepregs 50 0,9 mm bis 4,4 mm.
Das Prepreg wird gebildet, indem ein gewobenes Tuch oder UD (Lage, in der kontinuierliche Fasern in einer Richtung ausgerichtet sind), das aus einer kontinuierlichen Faser, wie etwa Kohlefaser, Glasfaser oder Aramidfaser gebildet ist, oder eine Matte aus diskontinuierlichen Fasern als Verstärkungsmaterial mit teilgehärtetem wärmehärtenden Kunstharz (Epoxyharz, Polyesterharz, etc.) oder thermoplastischem Harz (Nylon 6, Polypropylen, etc.) imprägniert wird, und die Flexibilität zur Anpassung an die Gestalt der Form hat. Im Falle eines wärmehärtenden Kunststoffs werden mehrere Prepreg-Lagen geschichtet, in die Form eingelegt und erhitzt, zum Beispiel auf etwa 130°C, während Druck ausgeübt wird, und das wärmehärtende Harz härtet aus, um hierdurch ein faserverstärktes Kunststoffprodukt zu ergeben. Im Falle von thermoplastischem Harz werden mehrere Lagen aus vorgeheiztem Prepreg aufeinander gelegt, in die Form eingesetzt, unter Druck geformt und dann gekühlt, um hierdurch ein faserverstärktes Kunststoffprodukt zu ergeben.
Anschließend wird, wie in 9(B) gezeigt, die Außenform 48 relativ zur Innenform 47 abgesenkt, und das erste Prepreg 49 wird mittels des Hohlraums 47a der Innenform 47 und des Kerns 48a der Außenform 48 gepresst, um hierdurch das Hauptkörperteil 40 der Stoßstange 49 mit rechteckig U-förmigen Querschnitt zu formen. Da in diesem Prozess das zweite Prepreg 50, das diskontinuierliche Fasern als Verstärkungsmaterial enthält, leicht verformbar ist, fließt das zweite Prepreg 50, das zwischen dem ersten Prepreg 49 und dem Kern 48a der Innenform 48 aufgenommen ist, in die horizontale Nut 48b und die vertikalen Nuten 48c des Kerns 48a, um hierdurch die horizontale Rippe 41, die vertikalen Rippen 42 und die Endträger 43 und 43 der Stoßstange 29 gleichzeitig zu formen. Ferner wird ein Teil des zweiten Prepregs 50 als dünner Film entlang der Innenoberfläche des Hauptkörperteils 40 aufgelagert.
Anschließend wird, wie in 9(C) gezeigt, die Stoßstange 29 fertiggestellt, indem ein überschüssiges Teil der Flansche 40d und 40e des Hauptkörperteils 40 der Stoßstange 49, die aus der Form 46 herausgenommen worden ist, abgeschnitten wird.
Da wie oben beschrieben der faserverstärkte Kunststoff für das Hauptkörperteil 40 der Stoßstange 49 mit dem einfachen rechteckig U-förmigen Querschnitt mit den flach gewobenen kontinuierlichen Fasern 44A, 44B mit hoher Festigkeit verstärkt wird, und der faserverstärkte Kunststoff für die horizontale Rippe 41, die vertikalen Rippen 42 und in die Endträger 43 und 43, die komplizierte Formen haben und nur schwer mit flachgewobenen kontinuierlichen Fasern verstärkbar sind, mit den diskontinuierlichen Fasern 45 verstärkt wird, die einen hohen Freiheitsgrad beim Formen haben, ist es möglich, einen Ausgleich zwischen Festigkeit und Formbarkeit der Stoßstange 29 zu erreichen. Weil darüber hinaus das erste Prepreg 49, das die kontinuierlichen Fasern enthält, und das zweite Prepreg 50, das die diskontinuierlichen Fasern enthält, in ein und der gleichen Form 46 angeordnet werden, um hierdurch die Stoßstange 29 in einem Schritt zu formen, ist es, im Vergleich zu einem Fall, wo sie separat geformt und durch Verklebung oder Schmelzklebung integriert werden, möglich, die Produktionskosten zu senken.
Die Form 46 zur Pressformung der Stoßstange 49 ist oben erläutert, aber die Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 und die unteren Elemente 27 und 27 können auch mittels einer Form mit einer ähnlichen Struktur pressgeformt werden. Da auf diese Weise die Stoßstange 46, die Stoßstangenverlängerungen 25 und 25, und die unteren Elemente 27 und 27 alle einen offenen Querschnitt haben, sind sie nicht nur leichtgewichtig, sondern es ist auch einfach, die Formung mittels der Form auszuführen.
Nun wird die Struktur erläutert, über die die Stoßstange 29 und das untere Element 27 mit der Stoßstangenverlängerung 25 verbunden werden.
Wie in 2 bis 5 gezeigt, ist das in der Fahrzeugbreitenrichtung äußere Ende der Stoßstange 29, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, mit einer in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seite am vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung 25 verbunden, die sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt. In dieser Anordnung sind das vordere Teil der ersten Bodenwand 31d des Hauptkörperteils 31 und das vordere Teil des zweiten Verstärkungsflanschs 31g der Stoßstangenverlängerung 25 mit dem Endträger 43 der Stoßstange 29 schmelzverklebt, und der erste Verbindungsabschnitt 31j, der an der ersten Bodenwand 31d der Stoßstangenverlängerung 25 vorgesehen ist, ist mit der Bodenwand 40a des Hauptkörperteils 40 der Stoßstange 29 schmelzverklebt. Die erste Bodenwand 31d, der zweite Verstärkungsflansch 31g und der erste Verbindungsabschnitt 31j der Stoßstangenverlängerung 25 bilden ein Stoßstangen-Trägerteil.
Ferner ist der zweite Befestigungsflansch 34g am Ende des unteren Elements 27 mit dem ersten Verstärkungsflansch 31f der Stoßstangenverlängerung 25 schmelzverklebt, wobei eine untere Seite eines Außenteils der zweiten Seitenwand 37 des unteren Elements 27 mit einer Oberseite des fünften Verbindungsabschnitts 31o, der von der zweiten Bodenwand 31e der Stoßstangenverlängerung 25 vorsteht, schmelzverklebt ist, und ein Außenteil der Bodenwand 35 des unteren Elements 27 mit dem vierten Verbindungsabschnitt 31n, der an der zweiten Bodenwand 31e der Stoßstangenverlängerung 25 vorgesehen ist, schmelzverklebt ist. Der erste Verstärkungsflansch 31f, der fünfte Verbindungsabschnitt 31o und der vierte Verbindungsabschnitt 31n der Stoßstangenverlängerung 25 bilden ein Unterelement-Trägerteil.
Das Seitenelement 30c der vorderen Trennwand 30 ist mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 31k und dem dritten Verbindungsabschnitt 31m des Hauptkörperteils 31 des unteren Elements 27 schmelzverklebt.
Nun wird der Betrieb der Ausführung der vorliegenden Erfindung mit der obigen Anordnung erläutert.
Da, wie in 10 gezeigt, die Stoßstange 29, die aus CFRP hergestellt ist und sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, und das Paar von linken und rechten unteren Elementen 27 und 27, die aus CFRP hergestellt sind und sich von den vorderen Enden des Paars von linken und rechten oberen Elementen 22 und 22 abwärts nach vorne, vorwärts und einwärts in der Fahrzeugbreitenrichtung erstrecken, während sie gebogen sind, mit den in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seiten und den in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seiten der vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 verbunden sind, die aus CFRP hergestellt sind und sich von dem Paar der linken und rechten Frontseitenrahmen-Außenteile 24 und 24 des Fahrzeugrumpfs erstrecken, bilden in diesem Zustand die in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seiten und die Vorderseiten des Paars von linken und rechten unteren Elementen 27 und 27, die vorderen Endflächen des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 und die Vorderseite der Stoßstange 29 eine Gestalt, die bei Betrachtung von oben zu einer U-Form gekrümmt sind, die zur Front des Fahrzeugrumpfs hin weist.
Auf diese Weise ist es, durch die Verwendung von so viel CFRP wie möglich, nicht nur möglich, das Gewicht des Fahrzeugrumpfrahmens im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, sondern ist es auch möglich, auf die Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 die Last einer Frontalkollision zu übertragen, die in die Stoßstange 29 eingegeben wird oder auch in die vorderen Teile der unteren Elemente 27 und 27 eingegeben wird, um hierdurch die Kollisionslast zu absorbieren, und weil darüber hinaus die Stoßstange 29 nicht von den unteren Elemente 27 und 27 zur Front des Fahrzeugrumpfs vorsteht, ist es möglich, die Dimensionen des Fahrzeugrumpf-Frontteils zu reduzieren.
Das heißt, wenn in 10 eine Kollisionslast F1 bei einer Frontalkollision in die Stoßstange 29 eingegeben wird, dann wird die Kollisionslast F1 von der Stoßstange 29 auf die linken und rechten Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 übertragen und durch Verknicken der Stoßstangenverlängerungen 25 und 25 effizient absorbiert, welche Aufprallabsorptionselemente sind. Wenn ferner eine Kollisionslast F2 bei einer leicht versetzten Frontalkollision in das vordere Teil des linken oder rechten unteren Elements 27 eingegeben wird, wird die Kollisionslast F2 von dem unteren Element 27 auf die linke oder rechte Stoßstangenverlängerung 25 übertragen und durch Verknicken der Stoßstangenverlängerung 25 effizient absorbiert, die ein Aufprallabsorptionselement ist. Wenn darüber hinaus eine Kollisionslast F3, wenn eine versetzte Frontalkollision vorliegt, direkt in das vordere Ende des linken oder rechten unteren Elements 27 eingegeben wird, wird die Kollisionslast F3 durch Verknicken der Stoßstangenverlängerung 25 effizient absorbiert, welche ein Aufprallabsorptionselement ist.
Wenn, wie in 11 gezeigt, die Stoßstangenverlängerung 25 aufgrund einer Kollisionslast von der Front her verknickt, knickt der geschwächte Abschnitt 31p leicht, um hierdurch die Anfangsspitzenlast der Kollision zu reduzieren, weil die ersten und zweiten Rippen 32, 33 nicht an dem geschwächten Abschnitt 31p vorgesehen sind, der die Länge a vom Ende des Fahrzeugrumpfteils 31 überspannt.
Weil darüber hinaus die Stoßstange 29, das untere Element 27 und die Stoßstangenverlängerung 25 die Hauptkörperteile 40, 34 und 31 enthalten, welche durch Härten der kontinuierlichen Fasern 44A, 44B mit Harz gebildet sind, so dass sie einen offenen Querschnitt haben, und die Rippen 41, 42, 38, 39, 32 und 33, die durch Härten der diskontinuierlichen Fasern 45 mit Harz gebildet sind, und die eine Verbindung zwischen den Innenseiten der Hauptkörperteile 40, 34 und 31 bilden, ist es möglich, einen Ausgleich zwischen Festigkeit und Formbarkeit zu erreichen, durch Verstärkung der Hauptkörperteile 40, 34 und 31, die eine relativ einfache Form haben, mit den kontinuierlichen Fasern 44A, 44B mit hoher Festigkeit, und durch Verstärkung der Rippen 41, 42, 38, 39, 32 und 33, die eine relativ komplizierte Form haben, mit diskontinuierlichen Fasern 45 mit hoher Formbarkeit. Im Ergebnis kann ein Aufspreizen der Hauptkörperteile 40, 34 und 31, die einen offenen Querschnitt haben, mittels der Rippen 41, 42, 38, 39, 32 und 33 verhindert werden, um hierdurch eine hohe Festigkeit mit einer leichtgewichtigen Struktur zu erlangen.
Weil insbesondere die Stoßstange 29 und das untere Element 27 die Mehrzahl von vertikalen Rippen 42, 39 im Inneren der Hauptkörperteile 40 und 34 aufweisen, die einen rechteckigen U-förmigen Querschnitt haben, kann die Festigkeit gegen Verdrehen oder Verbiegen der Hauptkörperteile 40 und 34 mittels der vertikalen Rippen 42, 39 verbessert werden, und kann eine Kollisionsenergie durch die Hauptkörperteile 40 und 43 und die vertikalen Rippen 42, 39 effizient absorbiert werden, indem sie von der Endseite durch die Kollisionslast sequentiell verknickt werden.
Da ferner in Bezug auf die Stoßstangenverlängerung 25 die Mehrzahl von ersten und zweiten Rippen 32, 33 entlang der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung im Inneren des Hauptkörperteils 31 vorgesehen sind, das einen S-förmigen Querschnitt hat, ist es möglich, Kollisionsenergie mit einer stabilen Last über eine lange Periode von der Kollsionsanfangszeit bis zur Kollisionsendzeit zu absorbieren, während die Spitzenlast auf niedrigem Niveau gehalten wird, und weil darüber hinaus die Position des X-förmigen Schnittpunkts der ersten Rippen 42 in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung mit der Position des X-förmigen Schnittpunkts der zweiten Rippen 33 in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung übereinstimmt, ist es möglich, das Aufprallabsorptionselement stufenweise von der Außenseite her zu verknicken, während ein Aufspreizen des Hauptkörperteils 31 des Aufprallabsorptionselements mittels der ersten und zweiten Rippen 32 und 33 noch zuverlässiger verhindert wird.
Da ferner die zweite Seitenwand 31b des Hauptkörperteils 31 der Stoßstangenverlängerung 25 einen Auszugwinkel in der Fahrzeugbreitenrichtung hat, kann die Stoßstangenverlängerung 25 leicht aus der Form entnommen werden.
Da jedes untere Element 27 den ersten Abschnitt 34a enthält, der sich von der Front vom vorderen Ende des oberen Elements 22 nach unten erstreckt, den zweiten Abschnitt 34b, der über den ersten gebogenen Abschnitt 34d am vorderen Ende des ersten Abschnitts 34a gebogen ist und sich in der horizontalen Richtung nach vorne erstreckt, sowie den dritten Abschnitt 34c, der in der Fahrzeugbreitenrichtung über den zweiten gebogenen Abschnitt 34g am vorderen Ende des zweiten Abschnitts 34b einwärts gebogen ist und mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung 25 verbunden ist, besteht, wenn eine schmale versetzte Frontalkollision auftritt, wenn eine Kollisionslast in der Längsrichtung in das vordere Ende des unteren Elements eingegeben wird, eine Möglichkeit, dass das untere Element 27 über die ersten und zweiten gebogenen Abschnitte 34d und 34e zurückgeknickt wird und die Kollisionslast nicht effizient absorbiert werden könnte.
Weil jedoch jedes untere Element 27 das Hauptkörperteil 34 enthält, das den rechteckigen U-förmigen Querschnitt hat, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen öffnet, während es die Bodenwand 35 und die ersten und zweiten Seitenwände 36 und 37 aufweist, und die horizontale Rippe 38 und die vertikalen Rippen 39, die eine Verbindung zwischen der Bodenwand 35 und den ersten und zweiten Seitenwänden 36 und 37 herstellen, die Bodenwand 35 aus mit kontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, in der die kontinuierlichen Fasern 44A, 44B mit Kunststoff gehärtet sind, und die ersten und zweiten Seitenwände 46 und 37, die horizontale Rippe 38 und die vertikalen Rippen 39 aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet sind, in der die diskontinuierlichen Fasern 45 mit Kunststoff gehärtet sind, bietet, auch wenn die Kollisionslast auf den zurückgeknickten ersten gebogenen Abschnitt 34b einwirkt, der in der vertikalen Richtung gebogen ist, der mit kontinuierlicher Faser verstärkte Kunststoff der Bodenwand 35 hierfür einen Widerstand, und die ersten und zweiten Seitenwände 36 und 37, die horizontale Rippe 38 und die vertikalen Rippen 39 bieten hierfür einen Widerstand, um hierdurch zu verhindern, dass der erste gebogene Abschnitt 34d bricht. Selbst wenn ferner die Kollisionslast auf den zurückgeknickten zweiten gebogenen Abschnitt einwirkt, der in der Links-Rechts-Richtung gebogen ist, bieten die ersten und zweiten Seitenwände 36 und 37, die horizontale Rippe 38 und die vertikalen Rippen 39 hierfür einen Widerstand, um hierdurch zu verhindern, dass der zweite gebogene Abschnitt 34e bricht.
Dies ermöglicht, dass das untere Element 27 von der vorderen Seite zur Rückseite mittels der Last einer Frontalkollision sequentiell verknickt wird, um hierdurch die Kollisionslast effizient zu absorbieren. Weil darüber hinaus die Bodenwand 35 des unteren Elements 27 nur in dem zweiten gebogenen Abschnitt 34e gekrümmt ist, kann das untere Element 27 mittels ein Form pressgeformt werden.
Da die Rippen jedes unteren Elements 27 gitterförmig ausgebildet sind, mit der horizontalen Rippe 38, die sich entlang der Längsrichtung des unteren Elements 27 erstreckt, und der Mehrzahl von vertikalen Rippen 39, die die horizontale Rippe 38 schneiden, ist es möglich, das Hauptkörperteil 34 des unteren Elements 27 effizient zu verstärken, während das Gewicht durch Reduzieren der Dicke der horizontalen Rippe 38 und der vertikalen Rippen 39 verringert wird, um hierdurch zu ermöglichen, dass das Hauptkörperteil 34, die horizontale Rippe 38 und die vertikalen Rippen 39 durch eine Kollisionslast verknickt werden, um hierdurch die Kollisionsenergie zu absorbieren.
Da ferner eine der Mehrzahl von vertikalen Rippen 39 in dem ersten gebogenen Abschnitt 34b zur Verstärkung angeordnet ist, ist es, wenn aufgrund der Last einer versetzten Frontalkollision ein starkes Biegemoment auf den ersten gebogenen Abschnitt 34d einwirkt, möglich, einen Bruch des unteren Elements 27 über den ersten gebogenen Abschnitt 34d zu verhindern, um hierdurch die Aufprallabsorptionsleistung sicherzustellen. Da ferner die horizontale Rippe 38 mit der Bodenwand 35 verbunden ist und sich vom vorderen Ende des unteren Elements 27 nach hinten erstreckt, ist es aufgrund der hochfesten Bodenwand 35, die mit den kontinuierlichen Fasern 44A, 44B verstärkt ist, die weiter mit der horizontalen Rippe 38 verstärkt ist, möglich, wenn die Last einer versetzen Frontalkollision in das vordere Ende des unteren Elements 27 eingegeben wird, einen Bruch des unteren Elements 27 über den ersten gebogenen Abschnitt 34d oder den zweiten gebogenen Abschnitt 34e zu verhindern, um hierdurch die Aufprallabsorptionsleistung sicherzustellen.
Da ferner der zweite Befestigungsflansch 34g am vorderen Ende des unteren Elements 27 vorgesehen ist, kann das vordere Ende des unteren Elements 27 leicht mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung 25 verbunden werden. Da ferner der zweite Befestigungsflansch 34g aus dem mit diskontinuierlicher Faser verstärkten Kunststoff gebildet ist, indem die diskontinuierlichen Fasern 45 mit Kunststoff gehärtet sind, können das Hauptkörperteil 34 und der zweite Befestigungsflansch 34g des unteren Elements 27 alle auf einmal geformt werden, um hierdurch zu ermöglichen, dass die Anzahl der Verarbeitungsschritte verringert wird.
Oben ist eine Ausführung der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die vorliegende Erfindung kann auf zahlreichen Wegen modifiziert werden, solange die Modifikationen nicht vom Geist und Umfang davon abweicht.
Zum Beispiel ist der faserverstärkte Kunststoff der vorliegenden Erfindung nicht auf CFRP beschränkt, und es kann ein mit beliebiger Faser verstärktes FRP verwendet werden.
Ferner sind in der Ausführung die Stoßstange 29 und das untere Element 27 mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung 25 verbunden, aber es ist nicht immer erforderlich, das untere Element 27 mit der Stoßstangenverlängerung 25 zu verbinden.
Darüber hinaus können das in der Fahrzeugbreitenrichtung äußere Ende der Stoßstange 29 und das in der Fahrzeugbreitenrichtung innere Ende des unteren Elements 27 direkt verbunden werden, und eine Rückseite der Stoßstange 29 und eine Rückseite des unteren Elements 27 können von einer vorderen Endfläche der Stoßstangenverlängerung 25 getragen werden.

Claims

Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, wobei die Struktur aufweist: ein Paar von linken und rechten Frontseitenrahmen (23, 24), die sich von einem unteren Teil eines vorderen Wandteils (16) einer Kabine (11) zur Front eines Fahrzeugrumpfs erstrecken, ein Paar von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen (25), die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich von einem vorderen Ende des Frontseitenrahmens (23, 24) zur Front des Fahrzeugrumpfs erstrecken, eine Stoßstange (29), die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist, sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt und mit vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen (25) verbunden ist, ein Paar von linken und rechten oberen Elementen (22), die sich von einem oberen Teil am in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Ende des vorderen Wandteils (16) der Kabine (11) zur Front des Fahrzeugrumpfs erstrecken, sowie ein Paar von linken und rechten unteren Elementen (27), die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und sich, während sie gebogen sind, von vorderen Enden des Paars von linken und rechten oberen Elementen (22) nach unten zur Front, vorwärts und in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts erstrecken und mit den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen (25) verbunden sind, wobei vordere Seiten und in der Fahrzeugbreitenrichtung äußere Seiten des Paars von linken und rechten unteren Elementen (27) und eine vordere Seite der Stoßstange (29) zu einer U-Form gekrümmt sind, die, bei Betrachtung von oben, zur Front des Fahrzeugrumpfs weist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Stoßstange (29) mit in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Wänden an den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen (25) verbunden ist, das Paar von linken und rechten unteren Elementen (27) mit in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Wänden an den vorderen Enden des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen (25) verbunden ist, und die vorderen Seiten und die in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seiten des Paars von linken und rechten unteren Elementen (27), vordere Endflächen des Paars von linken und rechten Stoßstangenverlängerungen (25), und die Vorderseite der Stoßstange zu einer U-Form gekrümmt sind, die, bei Betrachtung von oben, zur Front des Fahrzeugrumpfs weist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei ein Stoßstangen-Trägerabschnitt (31d, 31g, 31j,), der das in der Fahrzeugbreitenrichtung äußere Ende der Stoßstange (29) trägt, an einer in der Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seite des vorderen Endteils der Stoßstangenverlängerung (25) vorgesehen ist, und ein Unterelement-Trägerabschnitt (31f, 31n, 31o), der ein in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts gebogenes vorderes Ende des unteren Elements (27) trägt, an einer in der Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite des vorderen Endteils der Stoßstangenverlängerung (25) vorgesehen ist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 3, wobei in dem vorderen Endteil der Stoßstangenverlängerung (25) ein geschwächter Abschnitt (31p) vorgesehen ist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 4, wobei die Stoßstange (29), das untere Element (27) und die Stoßstangenverlängerung (25) ein Hauptkörperteil (40, 34, 31) aufweisen, das einen offenen Querschnitt hat, sowie eine Rippe (41, 42, 38, 39, 32, 33), die Innenseiten des Hauptkörperteils (40, 34, 31) verbindet, wobei das Hauptkörperteil (40, 34, 31) durch Härten von kontinuierlichen Fasern (44A, 44B) mit Kunststoff gebildet ist, und die Rippe (41, 42, 38, 39, 32, 33) durch Härten von diskontinuierlichen Fasern (45) mit Kunststoff gebildet ist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 5, wobei die Stoßstange (29) und das untere Element (27) im Inneren des Hauptkörperteils (34), das einen rechteckig U-förmigen Querschnitt hat, eine Mehrzahl von vertikalen Rippen (42, 39) aufweisen.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 5, wobei die Stoßstangenverlängerung (25) im Inneren des Hauptkörperteils (31) mit S-förmigem Querschnitt eine Mehrzahl von X-förmigen Rippen (32, 33) aufweist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 7, wobei die Breite in vertikaler Richtung der Stoßstange (29) in einem in der Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Teil größer ist als in einem Endteil in der Fahrzeugbreitenrichtung.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das Hauptkörperteil (31) der Stoßstangenverlängerung (25) so ausgebildet ist, dass es einen S-förmigen Querschnitt hat, während es eine erste Seitenwand (31a), eine zweite Seitenwand (31b) und eine dritte Seitenwand (31c) aufweist, die im Wesentlichen zueinander parallel angeordnet sind, eine erste Bodenwand (31d), die Endteile an einer Seite der ersten Seitenwand (31a) und der zweiten Seitenwand (31b) verbindet, sowie eine zweite Bodenwand (31e), die Endteile an der anderen Seite der dritten Seitenwand (31c) und der zweiten Seitenwand (31b) verbindet, wobei die erste Seitenwand (31a), die erste Bodenwand (31d) und die zweiten Seitenwand (31b) über eine erste Rippe (32) verbunden sind, die bei Betrachtung in der Fahrzeugbreitenrichtung X-förmig ausgebildet ist, und die dritte Seitenwand (31c), die zweite Bodenwand (31e) und die zweite Seitenwand (31b) über eine zweite Rippe (33) verbunden sind, die bei Betrachtung in der Fahrzeugbreitenrichtung X-förmig ausgebildet ist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 9, wobei das Hauptkörperteil (31) der Stoßstangenverlängerung (25) aus mit kontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, worin kontinuierliche Fasern (44A, 44B) mit Kunststoff gehärtet sind, und die ersten und zweiten Rippen (32, 33) aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet sind, worin diskontinuierliche Fasern (45) mit Kunststoff gehärtet sind.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten Rippen (32, 33) als Mehrzahl entlang einer Fahrzeugrumpf-Längsrichtung vorgesehen sind.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach einem von Anspruch 9 bis Anspruch 11, wobei die Position in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung eines X-förmigen Schnittpunkts der ersten Rippe (32) mit der Position, in der Fahrzeugrumpf-Längsrichtung, eines X-förmigen Schnittpunkts der zweiten Rippe (33) übereinstimmt.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach einem von Anspruch 9 bis Anspruch 12, worin vordere Enden der ersten und zweiten Rippen (32, 33) mit einem vorbestimmten Abstand hinter dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung (25) positioniert sind.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach einem von Anspruch 9 bis Anspruch 13, wobei die zweite Seitenwand (31b), zur Entfernung aus einer Form (46), einen Auszugwinkel in der Fahrzeugbreitenrichtung hat.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das untere Element (27) einen ersten Abschnitt (34a), der sich vom vorderen Ende des oberen Elements (22) nach unten zur Front hin erstreckt, einen zweiten Abschnitt (34b), der am vorderen Ende des ersten Abschnitts (34a) über einen ersten gebogenen Abschnitt (34a) gebogen ist und sich in horizontaler Richtung nach vorne erstreckt, sowie einen dritten Abschnitt (34c), der in der Fahrzeugbreitenrichtung über einen zweiten gebogenen Abschnitt (34e) am vorderen Ende des zweiten Abschnitts (34e) zur Innenseite hin gebogen ist und mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung (25) verbunden ist, aufweist, wobei das untere Element (27) ein Hauptkörperteil (34) aufweist, das einen sich in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen öffnenden rechteckig U-förmigen Querschnitt aufweist, während es eine Bodenwand (35) und ein Paar von Seitenwänden (36, 37) aufweist, und eine Mehrzahl von Rippen (38, 39) aufweist, die die Bodenwand (35) und das Paar von Seitenwänden (36, 37) verbindet, wobei die Bodenwand (35) aus mit kontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, worin kontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind, und das Paar von Seitenwänden (36, 37) und die Rippen (38, 39) aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet sind, worin diskontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 15, wobei die Rippen (38, 39) gitterförmig ausgebildet sind, mit einer horizontalen Rippe (38), die sich entlang einer Längsrichtung des unteren Elements (27) erstreckt, und eine Mehrzahl von vertikalen Rippen (39), welche die horizontale Rippe (38) schneiden.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 16, wobei eine der vertikalen Rippen (39) in dem ersten gebogenen Abschnitt (34d) angeordnet ist.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 16, wobei die horizontale Rippe (38) mit der Bodenwand (35) verbunden ist und sich vom vorderen Ende des unteren Elements (27) nach hinten erstreckt.
Die Fahrzeugrumpf-Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach einem von Anspruch 15 bis Anspruch 18, wobei das untere Element (27) am vorderen Ende einen Flansch (34g) aufweist, zur Verbindung mit dem vorderen Ende der Stoßstangenverlängerung (25), und der Flansch (34g) aus mit diskontinuierlicher Faser verstärktem Kunststoff gebildet ist, worin diskontinuierliche Fasern mit Kunststoff gehärtet sind.