DE112015000130T5

DE112015000130T5 - Verbindungsstruktur

Info

Publication number: DE112015000130T5
Application number: DE112015000130.1T
Authority: DE
Inventors: Yudai Murase
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2035-06-11
Also published as: WO2016013317A1; JP2016022881A; CN105492303B; JP6331823B2; DE112015000130B4; CN105492303A

Abstract

Es ist möglich, die Steifigkeit gegenüber einer auf eine T-förmige Verbindungsstelle einwirkenden Torsionsbelastung zu verbessern. In einer Verbindungsstruktur ist ein zweites Element 20 mit einem seitlichen Teil eines ersten Elements 10 so verbunden, dass eine T-Form gebildet ist und eine erste Oberseite 11a und ein Flansch 25 an einer Verbindung 30 miteinander verbunden sind. Eine lange Rippe 15a ist auf einer Unterseite der ersten Oberseite 11a ausgebildet. Die lange Rippe 15a erstreckt sich entlang einer Längsrichtung des ersten Elements 10 in einer Richtung, welche die Längsrichtung des zweiten Elements 20 kreuzt, und so angeordnet, dass sie die Verbindungsstelle 30 überlappt. Die Länge der langen Rippe 15a in einer der Längsrichtung des ersten Elements 10 folgenden Richtung ist größer als die Länge in einer sich von der Unterseite weg erstreckenden Richtung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur, bei der zwei Elemente aus einem faserverstärkten Harzmaterial zu einer T-Form verbunden sind.
Stand der Technik
Ein Beispiel für eine Struktur, die zu einer T-Form verbunden ist, ist eine Struktur, bei der Elemente, die einen Skelettrahmen eines Automobils bilden, verbunden sind. Beispielsweise handelt es sich bei einer Verbindung zwischen einem Längsträger und einem Querträger um eine T-förmige Verbindungsstruktur.
Der Längsträger ist ein Element, das sich in Front-Heck-Richtung eines Fahrzeugs erstreckt, und der Querträger ist ein Element, das sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Mit Hinblick auf Techniken zum Verbinden dieser Elemente ist eine bekannt, die beispielsweise in der Patentliteratur 1 offenbart ist.
Die Patentliteratur 1 offenbart ein Beispiel, in dem ein Seitenrahmen (Längsträger) und ein Querträger durch Gießen oder dergleichen zu einem Stück integriert sind. Der Seitenrahmen und der Querträger bilden eine T-Form. Die Bereitstellung einer Rippe in diesem T-förmigen Teil verbessert die Steifigkeit des T-förmigen Teils.
Liste der Anführungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 6-321138

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der integralen Ausbildung der T-förmigen Verbindung des Längsträgers und des Querträgers ist es möglich, die Steifigkeit des T-förmigen Teils dadurch zu erhöhen, dass die Rippe gemäß der Offenbarung in der betreffenden Literatur bereitgestellt wird. Andererseits bestehen diese Skelettrahmenelemente aus einem faserverstärkten Harzmaterial, um das Gewicht oder dergleichen der Fahrzeugkarosserie zu vermindern. Die Skelettrahmenelemente werden durch Schweißen (einschließlich Kleben, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen) miteinander verbunden.
Gemäß dem Beispiel für die Rippenstruktur, die in der oben beschriebenen Literatur offenbart ist, ist es beim Verbinden der getrennten Elemente schwierig, die Verbindung der jeweiligen Elemente zu verstärken. Ohne auf das Skelettrahmenelement der Fahrzeugkarosserie beschränkt zu sein, kann es schwierig sein, das oben beschriebene Beispiel auf eine Verbesserung der Verbindungsfestigkeit und Steifigkeit anzuwenden, wenn aus einem faserverstärkten Harzmaterial geformte Elemente miteinander zu einer T-Form verbunden werden.
Harzmaterialien haben ein niedrigeres spezifisches Gewicht als Metallmaterialien wie Eisen und Aluminium, sind in Bezug auf die mechanischen Merkmale jedoch schlechter. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei faserverstärkten Harzmaterialien um Materialien, welche die mechanischen Merkmale durch Kohlenstofffaser oder Glasfaser unterstützen. Da faserverstärkte Harzmaterialien teurer sind als Harzmaterialien, ist es notwendig, dass sie den Anforderungen entsprechen, während die eingesetzte Menge reduziert wird.
Die vorliegende Erfindung ist implementiert worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Verbindungsstruktur, bei der Elemente aus einem faserverstärkten Harzmaterial zu einer T-Form verbunden werden, die dazu fähig ist, die Steifigkeit gegenüber einer Torsionsbelastung zu verbessern.
Lösung des Problems
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems ist eine Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbindungsstruktur, die ein langes erstes Element, das aus einem faserverstärkten Harzmaterial besteht und sich in einer ersten Richtung erstreckt, mit einem langen zweiten Element verbindet, das aus einem faserverstärkten Harzmaterial besteht und sich in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung erstreckt, das erste Element eine flache erste Hauptfläche, die sich in der ersten Richtung erstreckt, und eine Seitenwandfläche aufweist, die sich in der ersten Richtung und senkrecht zur ersten Hauptfläche erstreckt, das erste Element eine L-Querschnittsform aufweist, das zweite Element eine flache zweite Hauptfläche, die benachbart zur ersten Hauptfläche ist und sich in der zweiten Richtung erstreckt, eine in Längsrichtung verlaufende Wandfläche aufweist, die sich in der zweiten Richtung und senkrecht zur zweiten Hauptfläche erstreckt, die sich auf beiden Seiten der zweiten Hauptfläche in der ersten Richtung vorgesehen ist, das zweite Element eine U-Querschnittsform aufweist, ein Flansch, der an der ersten Hauptfläche anliegt, an einem Ende der zweiten Hauptfläche in der zweiten Richtung vorhanden ist, die erste Hauptfläche und der Flansch an wenigstens einer Verbindungsstelle verbunden sind und das erste Element und das zweite Element dadurch eine T-Form bilden, wobei wenigstens eine lange Rippe auf einer Unterseite der ersten Hauptfläche ausgebildet ist, die lange Rippe sich so erstreckt, dass sie der ersten Richtung in einer Richtung folgt, welche die zweite Richtung kreuzt, so angeordnet ist, dass sie die Verbindung überlappt, und so gestaltet ist, dass die Länge in Richtung der ersten Richtung größer als die Länge in einer von der Unterseite beabstandeten Richtung ist.
In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine innere Rippe auf der zweiten Hauptfläche und Unterseiten der in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche so ausgebildet, dass sie der U-Querschnittsform folgt, und ist die innere Rippe an einer Position benachbart zum ersten Element angeordnet.
In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Flansch entlang der ersten Richtung und erstreckt sich die lange Rippe entlang der ersten Richtung über eine Begrenzung zwischen einem Ende des Flansches in Längsrichtung und der ersten Hauptfläche hinaus.
In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind wenigstens zwei der Verbindungsstellen auf der Unterseite in der ersten Richtung voneinander beabstandet angeordnet und sind die langen Rippen so in der ersten Richtung voneinander beabstandet angeordnet, dass die jeweiligen Verbindungen überlappen.
In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist die innere Rippe eine X-förmige Rippe, in der zwei flache Elemente einander unter Bildung einer X-Form kreuzen, die Seitenwandfläche des ersten Elements und die in Längsrichtung verlaufende Wandfläche des zweiten Elements einen Eckteil bilden und die X-förmige Rippe so angeordnet ist, dass sie an den Eckteil angrenzt.
In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verbindungsstelle auf einer Verlängerung angeordnet, die sich von einem Ende der X-förmigen Rippe in der Nähe des ersten Elements entlang der X-förmigen Kreuzungsrichtung in Richtung des ersten Elements erstreckt.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lange Rippe auf der ersten Hauptfläche so ausgebildet, dass die lange Rippe durch die Verbindung und entlang der Drehrichtung des ersten Elements gelangt, und dadurch ist es möglich, eine Beanspruchungsspitze am Umfang der Verbindung zu verhindern und eine Deformation zu unterdrücken. Wenn eine bestimmte Belastung über das zweite Element eingeleitet wird, wird im ersten Element ein Biegemoment erzeugt. Indem das erste Element mit der lange Rippe versehen wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des zweiten Elements ist, ist es möglich, die Steifigkeit gegenüber dem Biegemoment der Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zu erhöhen und die Festigkeit und die Steifigkeit gegenüber der Biegung in Richtungen senkrecht zum zweiten Element bzw. zum ersten Element zu verbessern.
Weiterhin wird gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung die Steifigkeit in der Nähe der Verbindung des zweiten Elements, bei dem es sich um eine Energiezufuhrseite handelt, erhöht und eine Verformung unterdrückt, und dadurch ist es möglich, eine im Flansch erzeugte Verformung zu unterdrücken. Somit ist es möglich, die Belastung vom zweiten Element zuverlässiger auf das erste Element zu übertragen und eine in der Verbindung erzeugte Belastung zu vermindern.
Weiterhin erstreckt sich die lange Rippe gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung bis zur Außenseite des Flanschendes in Längsrichtung, und dadurch ist es möglich, die deformationsunterdrückende Wirkung am Umfang der Verbindung zu verbessern und die Kontaktfläche durch den Flansch zu erweitern und die Beanspruchungsspitze zu entlasten. Somit ist es möglich, eine Belastung über einen weiten Bereich zu verteilen und eine Reduzierung der Festigkeit und Steifigkeit zu unterdrücken.
Weiterhin wird gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn zwei Verbindungen vorhanden sind, die lange Rippe innerhalb eines erforderlichen Bereichs (Teil) angeordnet, und dadurch ist es möglich, die Zahl der Elemente und die für die Elemente verwendeten Materialien zu reduzieren.
Weiterhin ist gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung die X-förmige Rippe im zweiten Element vorgesehen, und dadurch ist es möglich, die Torsionssteifigkeit des zweiten Elements zu erhöhen und eine in der Verbindung erzeugte Verformung zuverlässiger zu reduzieren. Weiterhin wird die Belastung zuverlässiger über das erste Element verteilt, und dadurch ist es möglich, eine in der Verbindung erzeugte lokal hohe Belastung und Verformung zu entlasten.
Weiterhin ist gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung die lange Rippe auf dem ersten Element mit der X-förmigen Rippe auf dem zweiten Element verbunden, und dadurch ist es möglich, die durch eine Torsion in Längsrichtung des zweiten Elements erzeugte Belastung wirksam zu verteilen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht ein Beispiel für eine Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung und ist eine schematische perspektivische Darstellung, die einen Teil einer Unterstruktur einer Fahrzeugkarosserie zeigt.
2 ist eine perspektivische Darstellung einer Verbindungsstruktur einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und eine partielle perspektivische Darstellung, in der eine vergrößerte Ansicht der Nähe von Teil A in 1 dargestellt ist.
3 ist eine perspektivische Darstellung der Verbindungsstruktur in 1 von der Fahrzeugunterseite aus gesehen.
4 ist eine Teilansicht von unten, in der ein Neigungsbereich einer ersten langen Rippe in 1 veranschaulicht ist.
5 ist eine Teilansicht von unten, in der ein Zusammenhang zwischen einer X-förmigen Rippe und einer Verbindung in 1 veranschaulicht ist.
6 ist eine schematische perspektivische Darstellung, in der eine zweite Ausführungsform der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine T-förmige Struktur, die zwei Elemente (ein erstes Element und ein zweites Element) aufweist, wobei ein Ende des zweiten Elements in Längsrichtung mit einem seitlichen Teil des ersten Elements in Längsrichtung verbunden ist. Ein Beispiel für die Struktur wird in der nachfolgenden ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben, in denen ein Querträger 20 mit Längsträgern 10 als Elementen verbunden ist, aus denen ein Skelettrahmen einer Fahrzeugkarosserie gebildet ist. Das heißt, dass ein Beispiel beschrieben wird, in dem das erste Element der Längsträger 10 und das zweite Element der Querträger 20 ist.
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform wird unter Verwendung von 1 bis 5 beschrieben. Wie in 1 veranschaulicht ist, handelt es sich bei den Längsträgern 10 der vorliegenden Ausführungsform um Elemente, aus denen ein Skelettrahmen einer Fahrzeugkarosserie besteht, die sich in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs erstrecken und in Querrichtung des Fahrzeugs paarweise auf beiden Seiten angeordnet sind. Die Längsträger 10 in diesem Beispiel bestehen aus einem faserverstärkten Harzmaterial. Wie die Längsträger 10 ist der Querträger 20 ein Element, aus dem der Skelettrahmen der Fahrzeugkarosserie besteht. Der Querträger 20 ist ein Element, das sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt und mit seitlichen Teilen der Elemente 10 verbunden ist.
Wie oben beschrieben ist, hat ein Harzelement ein niedrigeres spezifisches Gewicht als Metallmaterialien wie Eisen und Aluminium, ist in Bezug auf die mechanischen Merkmale jedoch unterlegen. Bei einem faserverstärkten Harzmaterial handelt es sich um ein Material, das schlechte mechanische Merkmale durch Kohlenstofffaser oder Glasfaser unterstützt. In diesem Beispiel besteht das faserverstärkte Harzmaterial aus Glasfaser wie GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) und Kohlenstofffaser wie CFK. Die Längsträger 10, der Querträger 20 und eine Bodenplatte 35 sind durch Verkleben unter Verwendung eines Klebstoffs, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen miteinander verbunden.
Nachfolgend wird die Verbindungsstruktur mit den Längsträgern 10 und dem Querträger 20 beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht ist, handelt es sich bei einem Längsträger 10 um ein Element, das in Bezug auf die Querrichtung des Fahrzeugs außen angeordnet ist und sich in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Weiterhin schließt der Längsträger 10, wie in 2 veranschaulicht ist, einen ersten oberen Wandteil 11, einen inneren Wandteil 12 und einen äußeren Wandteil 13 ein. Eine sich horizontal erstreckende erste Oberseite 11a ist auf dem ersten oberen Wandteil 11 gebildet. Der innere Wandteil 12 ist innerhalb des ersten oberen Wandteils 11 in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet, und es wird eine innere Wandfläche 12a senkrecht zur ersten Oberseite 11a gebildet. Obwohl eine ausführliche Beschreibung unterbleibt, ist der äußere Wandteil 13 außerhalb des ersten oberen Wandteils 11 in Querrichtung des Fahrzeugs ausgebildet.
Der erste obere Wandteil 11 und der innere Wandteil 12 bilden eine L-Querschnittsform. In diesem Beispiel bilden der erste obere Wandteil 11, der innere Wandteil 12 und der äußere Wandteil 13 eine U-Querschnittsform, die im Fahrzeug nach unten offen ist.
Der Querträger 20 ist ein Element, das sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt und das an seinem äußeren Ende in Querrichtung des Fahrzeugs mit dem ersten oberen Wandteil 11 und dem inneren Wandteil 12 des Längsträgers 10 verbunden ist. Seine Verbindungen sind unten beschrieben.
Der Querträger 20 schließt einen zweiten oberen Wandteil 21 und zwei in Längsrichtung verlaufende Wandteile (einen vorderen in Längsrichtung verlaufenden Wandteil 22 und einen hinteren in Längsrichtung verlaufenden Wandteil 23) ein. Eine sich horizontal erstreckende zweite Oberseite 21a ist auf dem zweiten oberen Wandteil 21 geformt. Der vordere in Längsrichtung verlaufende Wandteil 22 ist am zweiten oberen Wandteil 21 in Richtung Fahrzeugfront angeordnet, und es wird eine vordere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche 22a senkrecht zur zweiten Oberseite 21a gebildet. Der hintere in Längsrichtung verlaufende Wandteil 23 ist am zweiten oberen Wandteil 21 in Richtung Fahrzeugheck angeordnet, und es wird eine hintere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche 23a senkrecht zur zweiten Oberseite 21a gebildet. Der zweite obere Wandteil 21, der vordere in Längsrichtung verlaufende Wandteil 22 und der hintere in Längsrichtung verlaufende Wandteil 23 bilden eine U-Querschnittsform, die im Fahrzeug nach unten offen ist.
Ein Flansch 25, der in Querrichtung des Fahrzeugs nach außen vorsteht, ist an einem äußeren Ende der zweiten Oberseite 21a in Querrichtung des Fahrzeugs ausgebildet. Der Flansch 25 erstreckt sich so, dass er von einem Ende der zweiten Oberseite 21a in Querrichtung des Fahrzeugs bis zur zweiten Oberseite 21a durchgehend ist und an der ersten Oberseite 11a des Längsträgers 10 anliegt. Der Flansch 25 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, die sich in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Weiterhin steht der Flansch 25 über ein fahrzeugfrontseitiges Ende der zweiten Oberseite 21a hervor und ragt hinter einem fahrzeugheckseitigen Ende hervor. Die erste Oberseite 11a und der Flansch 25 sind an zwei Verbindungen 30 miteinander verbunden. Diese Verbindungsstellen 30 sind in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet vorgesehen. Die Verbindung wird durch Verkleben unter Verwendung eines Klebstoffs, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen erzeugt.
Ein Anlageteil 24, der an der inneren Wandfläche 12a des Längsträgers 10 anliegt, ist außerhalb des vorderen in Längsrichtung verlaufenden Wandteils 22 und des hinteren in Längsrichtung verlaufenden Wandteils 23 in Querrichtung des Fahrzeugs ausgebildet. Der Anlageteil 24 und die innere Wandfläche 12a sind miteinander verbunden. Die Verbindung wird mittels eines Klebstoffs, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen wie im Fall der Verbindung zwischen dem Flansch 25 und der ersten Oberseite 11a erzeugt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verbindung nicht dargestellt ist. Ein unterer Flansch ist unter den Längsträgern 10 und dem Querträger im Fahrzeug vorhanden, und diese Elemente sind – wie oben beschrieben – mit der Bodenplatte 35 über diesen unteren Flansch verschweißt (einschließlich Verkleben mittels eines Klebstoffs, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, sind zwei lange flache Rippen (eine erste lange Rippe 15a und eine zweite lange Rippe 15b) auf einer Unterseite der ersten Oberseite 11a ausgebildet. Die erste lange Rippe 15a und die zweite lange Rippe 15b erstrecken sich entlang der Längsrichtung (Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs) des Längsträgers 10 und sind in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs räumlich voneinander beabstandet angeordnet. Die erste lange Rippe 15a ist an der Verbindungsstelle 30 der Fahrzeugfrontseite so angeordnet, dass sie damit überlappt, und die zweite lange Rippe 15b ist an der Verbindungsstelle 30 an der Fahrzeugheckseite so angeordnet, dass sie damit überlappt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bodenplatte 35 in 3 nicht dargestellt ist.
Die Längen der ersten langen Rippe 15a und der zweiten langen Rippe 15b in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs sind so konfiguriert, dass sie größer als ihre jeweiligen Höhen sind. Hier bezieht sich „Höhe” auf eine Länge von der Unterseite der ersten Oberseite 11a des Längsträgers 10 im Fahrzeug nach unten und eine Länge in vertikaler Richtung des Fahrzeugs.
Die erste lange Rippe 15a erstreckt sich von der Verbindungsstelle 30 an der Fahrzeugfrontseite (Oberseite in 3) als Anfangspunkt, wobei sie durch eine Begrenzung zwischen dem fahrzeugfrontseitigen Ende von Flansch 25 und der ersten Oberseite 11a in Richtung Fahrzeugfront gelangt.
Weiterhin erstreckt sich die zweite lange Rippe 15b von der Verbindung an der Fahrzeugheckseite (Unterseite in 3) als Anfangspunkt, wobei sie durch eine Begrenzung zwischen dem fahrzeugheckseitigen Ende von Flansch 25 und der ersten Oberseite 11a in Richtung Fahrzeugheck gelangt.
Die erste lange Rippe 15a und die zweite lange Rippe 15b sind in Querrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf die Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs leicht nach außen geneigt. Die erste lange Rippe 15a ist in eine Richtung geneigt, die sich mit zunehmendem Abstand von der Verbindungsstelle 30 (in Richtung Fahrzeugfront) vom Querträger 20 weg erstreckt (nach außen in Querrichtung des Fahrzeugs). Wie im Fall der ersten langen Rippe 15a ist die zweite lange Rippe 15b in einer Richtung geneigt, die sich mit zunehmendem Abstand von der Verbindungsstelle 30 (in Richtung Fahrzeugheck) vom Querträger 20 weg erstreckt (nach außen in Querrichtung des Fahrzeugs).
Wenn die erste lange Rippe 15a oder dergleichen geneigt ist, kann die erste lange Rippe 15a oder dergleichen so angeordnet sein, dass sie der Längsrichtung des Längsträgers 10 folgt. In Bezug auf Winkel zwischen der Längsrichtung des Querträgers 20 (Querrichtung des Fahrzeugs) und der Längsrichtung der ersten langen Rippe 15a kann ein Winkel innen in Querrichtung des Fahrzeugs und in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs vorzugsweise in der Größenordnung von 90° (vertikal) bis 135° liegen. Ebenso können Winkel zwischen der Längsrichtung des Querträgers 20 (Querrichtung des Fahrzeugs) und der Längsrichtung der zweiten langen Rippe 15b innen in Querrichtung des Fahrzeugs und in Richtung des Fahrzeughecks vorzugsweise in der Größenordnung von 90° (vertikal) bis 135° liegen. D. h., dass der in 4 dargestellte Winkel vorzugsweise in der Größenordnung von 90° (α1) bis 135° (α2) liegen kann. Es wird darauf hingewiesen, dass der Winkel α, obwohl dies nicht dargestellt ist, z. B. in der Größenordnung von 45° liegen kann, sodass der Winkel α dem Querträger 20 näher kommen kann.
Auf der Unterseite der zweiten Oberseite 21a des Querträgers 20 ist eine X-förmige Rippe 26 ausgebildet.
Die X-förmige Rippe 26 besteht aus zwei flachen Elementen, die einander kreuzen, wobei sie in einer Draufsicht des Fahrzeugs eine X-Form bilden. Die X-förmige Rippe 26 ist in der Nähe der Verbindung angeordnet, an der der Querträger 20 mit dem Längsträger 10 verbunden ist.
Wie in 2 dargestellt ist, bilden die innere Wandfläche 12a des Längsträgers 10 und die vordere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche 22a des Querträgers 20 einen vorderen Eckteil 22b. Hier bilden das Anlageteil 24 und die vordere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche 22a des Querträgers 20 den vorderen Eckteil 22b. Auf ähnliche Weise bilden die innere Wandfläche 12a (Anlageteil 24) und die hintere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche 23a einen hinteren Eckteil 23b. Die X-förmige Rippe 26 ist so angeordnet, dass sie an den vorderen Eckteil 22b und den hinteren Eckteil 23b angrenzt.
Wie in 5 dargestellt ist die Verbindungsstelle 30 an einer Verlängerung angeordnet, die sich in Längsrichtung (Kreuzungsrichtung) des flachen Elements, aus dem die X-förmige Rippe 26 besteht, von einem Ende der X-förmigen Rippe 26 nahe dem Längsträger 10 erstreckt. Bei der Verlängerung handelt es sich um eine Linie, die sich in Bezug auf die X-förmige Rippe 26 in Draufsicht des Fahrzeugs in einer Öffnungsrichtung außerhalb der Querrichtung des Fahrzeugs (in 5 nach unten) erstreckt, wie in 5 durch eine einfach gepunktete-gestrichelte Linie X veranschaulicht ist. Die Richtung einer Belastung, die auf den Umfang der Verbindung des Längsträgers 10 einwirkt, wird geändert, indem der Kreuzungswinkel der X-förmigen Rippe 26 geändert wird. Die Richtungen, in denen sich die langen Rippen 15a und 15b von den Verbindungsstellen 30 erstrecken, werden bei einer Änderung des Kreuzungswinkels vorzugsweise entsprechend der Änderung der Belastungsrichtung geändert. Nachdem die Richtung der Belastung bestimmt wurde, die auf den Umfang der Verbindung zwischen dem Querträger 20 und dem Längsträger 10 einwirkt, ist es bevorzugt, die Richtung (α) zu bestimmen, in der sich die langen Rippen 15a und 15b erstrecken.
Wenn die Verbindungsstruktur wie oben beschrieben ausgebildet ist, können aufgrund des Vorsehens der ersten langen Rippe 15a oder dergleichen auf der flachen Fläche der Unterseite der ersten Oberseite 11a derart, dass die erste lange Rippe 15a und die zweite lange Rippe 15b durch die Verbindungsstellen 30 hindurchtreten und der Drehrichtung des Längsträgers 10 folgen, sich überlagernde Spannungen am Umfang der Verbindungsstelle 30 verhindert und eine Deformation vermieden werden. Wenn eine vorbestimmte Torsionsbelastung auf den Querträger 20 einwirkt, wird im Längsträger 10 ein Biegemoment erzeugt. Durch eine Bereitstellung des Längsträgers 10 mit den langen Rippen im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Querträgers 20, können die Steifigkeit der Verbindung zwischen dem Längsträger 10 und dem Querträger 20 gegenüber dem Biegemoment erhöht und die Festigkeit und Steifigkeit gegenüber einem Biegen in Richtungen senkrecht zum Längsträger 10 bzw. dem Querträger 20 (vertikale Richtung des Fahrzeugs) verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können durch die Bereitstellung der X-förmigen Rippe 26 oder dergleichen auf dem Querträger 20 die Steifigkeit in der Nähe der Verbindung des Querträgers 20, bei dem es sich um die Energiezufuhrseite handelt, erhöht und dessen Verformung unterdrückt und dadurch eine möglicherweise im Flansch 25 auftretende Verformung unterdrückt werden. Dadurch ist es möglich, eine Belastung zuverlässiger vom Querträger 20 zum Längsträger 10 zu übertragen und die in der Verbindung erzeugte Belastung zu vermindern.
Indem bewirkt wird, dass die langen Rippen sich gleichmäßig über das Ende des Flansches 25 hinaus in Längsrichtung erstrecken, können die Verformung am Umfang der Verbindungsstelle 30 weiter unterdrückt, die Kontaktfläche durch den Flansch 25 erweitert und eine Beanspruchungsspitze reduziert werden. Dies ermöglicht es, eine Belastung über einen weiten Bereich zu verteilen und eine Reduzierung der Festigkeit und Steifigkeit zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die langen Rippen innerhalb eines erforderlichen Bereichs anzuordnen, die Anzahl der Elemente zu reduzieren und die für die Elemente verwendeten Materialien zu reduzieren, weil die erste lange Rippe 15a und die zweite lange Rippe 15b so konfiguriert sind, dass sie jeweils an den beiden Verbindungsstellen 30 angeordnet sind.
Durch die Bereitstellung der X-förmigen Rippe 26 innerhalb des Querträgers 20 können die Torsionssteifigkeit des Querträgers 20 erhöht und die in der Verbindungsstelle erzeugte Deformation zuverlässiger vermindert werden.
Weiterhin ist es möglich, eine in der Verbindungsstelle 30 erzeugte lokale hohe Belastung und Verformung zu vermindern, indem die Zuverlässigkeit der Verteilung der auf den Längsträger 10 einwirkenden Belastung erhöht wird.
Weiterhin ist es durch Verbinden der langen Rippen 15a und 15b auf dem Längsträger 10 mit der X-förmigen Rippe 26 auf dem Querträger 20 möglich, eine durch eine Torsion erzeugte Belastung in Längsrichtung (Querrichtung des Fahrzeugs) des Querträgers 20 wirksam zu verteilen.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform wird unter Verwendung von 6 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform (1 bis 5), und für Teile, die mit denjenigen in der ersten Ausführungsform identisch oder diesen ähnlich sind, werden identische Bezugszeichen verwendet, weshalb eine doppelte Beschreibung davon unterbleibt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 6 veranschaulicht ist, eine U-förmige Rippe 29 im Querträger 20 vorhanden. Die U-förmige Rippe 29 besteht aus einem rechteckigen flachen Element, das auf den jeweiligen Unterseiten der zweiten Oberseite 21a, der vorderen in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche 22a und der hinteren in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche 23a ausgebildet ist.
Wie im Fall der X-förmigen Rippe 26 kann die U-förmige Rippe 29 auch in der Nähe der Verbindung angeordnet sein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können wie im Fall der Bereitstellung der X-förmigen Rippe 26 die Bereitstellung der U-förmigen Rippe 29 oder dergleichen im Querträger 20 die Steifigkeit in der Nähe der Verbindung des Querträgers 20, bei dem es sich um die Energiezufuhrseite handelt, erhöht, dessen Verformung unterdrückt und dadurch eine im Flansch 25 erzeugte Verformung unterdrückt werden. Dadurch ist es möglich, eine Belastung vom Querträger 20 zum Längsträger 10 zuverlässiger zu übertragen und die in der Verbindung erzeugte Belastung zu vermindern.
[Andere Ausführungsformen]
Beschreibungen der obigen Ausführungsformen sind Beispiele zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung und dürfen nicht dahingehend aufgefasst werden, dass sie die vorliegende, im Rahmen der Ansprüche beschriebene Erfindung einschränken. Die jeweiligen Komponenten der vorliegenden Erfindung sind nicht auf diejenigen in den obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie können auf verschiedene Arten modifiziert werden, ohne von dem im Rahmen der Ansprüche beschrieben technischen Rahmen abzuweichen.
In der ersten und der zweiten Ausführungsform sind die zwei Verbindungsstellen 30 mit den unterschiedlichen langen Rippen ausgebildet, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist. Es kann eine Konfiguration übernommen werden, bei der eine lange Rippe so an den beiden Verbindungsstellen 30 angeordnet ist, dass sie damit überlappt.
In diesem Fall ist die Länge der einen langen Rippe in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs so konfiguriert, dass sie größer als die Länge des Flansches 25 in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs ist. Weiterhin kann eine lange Rippe so angeordnet sein, dass sie in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs vor oder hinter dem Ende des Flansches 25 hervorragt. Weiterhin erstrecken sich die erste lange Rippe 15a bzw. die zweite lange Rippe 15b von den Verbindungsstellen 30 als Ausgangspunkte, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist. Die erste lange Rippe 15a und die zweite lange Rippe 15b können sich über den Verbindungsbereich einer jeden Verbindungsstelle 30 hinaus so erstrecken, dass sie jede Verbindungsstelle 30 überspannen.
Die in der zweiten Ausführungsform beschriebene U-förmige Rippe 29 kann so konfiguriert sein, dass sie mit der in der ersten Ausführungsform beschriebenen X-förmigen Rippe 26 kombiniert ist. Obwohl der oben beschriebene Querträger 20 oder dergleichen eine U-Form aufweist, deren Querschnitt im Fahrzeug nach unten offen ist, kann der Querträger 20 darüber hinaus so konfiguriert sein, dass es nach oben offen ist.
Die Verbindung zwischen dem Längsträger 10 und dem Querträger 20, bei denen es sich um Elemente handelt, aus denen die Fahrzeugkarosserie besteht, ist in den obigen Ausführungsformen beschrieben worden, obwohl die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist beispielsweise auch auf eine Struktur, die eine Mittelsäule und eine seitliche Schwelle verbindet, eine Struktur, die eine vordere Säule und einen vorderen Längsträger verbindet, anwendbar. Weiterhin ist die Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Elemente beschränkt, aus denen die Fahrzeugkarosserie besteht, sondern auch auf eine Struktur anwendbar, die zwei Elemente zu einer T-Form verbindet.
Bezugszeichenliste

10: Längsträger (erstes Element)
11: Erster oberer Wandteil
11a: Erste Oberseite
12: Innerer Wandteil
12a: innere Wandfläche
13: Äußerer Wandteil
15a: Erste lange Rippe
15b: Zweite lange Rippe
20: Querträger (zweites Element)
21: Zweiter oberer Wandteil
21a: Zweite Oberseite
22: Vorderer in Längsrichtung verlaufender Wandteil
22a: Vordere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche
22b: Vorderer Eckteil
23: Hinterer in Längsrichtung verlaufender Wandteil
23a: Hintere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche
23b: Hinterer Eckteil
24: Anlageteil
25: Flansch
26: X-förmige Rippe
29: U-förmige Rippe
30: Verbindungsstelle
35: Bodenplatte

Claims

Verbindungsstruktur, die ein langes erstes Element, das aus einem faserverstärkten Harzmaterial besteht und sich in einer ersten Richtung erstreckt, mit einem langen zweiten Element verbindet, das aus einem faserverstärkten Harzmaterial besteht und sich in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung erstreckt, wobei das erste Element eine flache erste Hauptfläche aufweist, die sich in der ersten Richtung erstreckt, und eine Seitenwandfläche, die sich in der ersten Richtung und senkrecht zur ersten Hauptfläche erstreckt, wobei das erste Element eine L-Querschnittsform aufweist, wobei das zweite Element eine flache zweite Hauptfläche aufweist, die benachbart zur ersten Hauptfläche ist und sich in der zweiten Richtung erstreckt, wobei eine in Längsrichtung verlaufende Wandfläche, die sich in der zweiten Richtung und senkrecht zur zweiten Hauptfläche erstreckt, auf beiden Seiten der zweiten Hauptfläche in der ersten Richtung vorgesehen ist, wobei das zweite Element eine U-Querschnittsform aufweist, wobei ein Flansch, der an der ersten Hauptfläche anliegt, an einem Ende der zweiten Hauptfläche in der zweiten Richtung vorgesehen ist, wobei die erste Hauptfläche und der Flansch an mindestens einer Verbindungsstelle miteinander verbunden sind und das erste Element und das zweite Element dabei eine T-Form bilden, wobei wenigstens eine lange Rippe auf einer Unterseite der ersten Hauptfläche ausgebildet ist, wobei die lange Rippe sich so erstreckt, dass sie der ersten Richtung in einer Richtung folgt, welche die zweite Richtung kreuzt, wobei die lange Rippe so angeordnet ist, dass sie die Verbindungsstelle überlappt, und wobei die lange Rippe so gestaltet ist, dass die Länge in Richtung der ersten Richtung größer als die Länge in einer von der Unterseite beabstandeten Richtung ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei eine innere Rippe auf der zweiten Hauptfläche und Unterseiten der in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche so ausgebildet ist, dass sie der U-Querschnittsform folgt und die innere Rippe an einer Position benachbart zum ersten Element angeordnet ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flansch sich entlang der ersten Richtung erstreckt und die lange Rippe sich entlang der ersten Richtung über eine Begrenzung zwischen einem Ende des Flansches in Längsrichtung und der ersten Hauptfläche hinaus erstreckt.
Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens zwei der Verbindungsstellen auf der Unterseite in der ersten Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind und die langen Rippen so in der ersten Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind, dass die jeweiligen Verbindungen überlappen.
Verbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die innere Rippe eine X-förmige Rippe ist, in der sich zwei flache Elemente einander so kreuzen, dass eine X-Form gebildet ist, die Seitenwandfläche des ersten Elements und die in Längsrichtung verlaufende Wandfläche des zweiten Elements einen Eckteil bilden und die X-förmige Rippe so angeordnet ist, dass sie an den Eckteil angrenzt.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 5, wobei die Verbindungsstelle auf einer Verlängerung angeordnet ist, die sich von einem Ende der X-förmigen Rippe in der Nähe des ersten Elements entlang der X-förmigen Kreuzungsrichtung in Richtung des ersten Elements erstreckt.