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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur, bei der zwei Elemente aus einem faserverstärkten Harzmaterial zu einer T-Form verbunden sind. Stand der Technik
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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.
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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 Koppeln dieser Elemente ist eine bekannt, die beispielsweise in der Patentliteratur 1 offenbart ist.
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PTL 1 offenbart, dass die Steifigkeit und Festigkeit eines Elements verbessert werden, indem das Element mit einem Holm in einer Richtung versehen wird, in der das Element einer Verformung widersteht. Die Technik ist dazu vorgesehen, eine Sperrvorrichtung zu verstärken, wenn durch eine seitliche Kollision oder dergleichen zugeführte Energie, die in Querrichtung eines Fahrzeugs von außen nach innen gerichtet ist, auf einen Zwischenteil einer Mittelsäule einwirkt und eine mit der Mittelsäule gekoppelte Sperrvorrichtung eine einwirkende Torsionsbelastung aufnimmt.
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Andererseits können diese Skelettrahmenelemente aus einem faserverstärkten Harzmaterial bestehen, um das Gewicht einer Fahrzeugkarosserie zu vermindern. Diese Elemente werden durch Schweißen oder dergleichen (einschließlich Kleben, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen) miteinander verbunden. Harzmaterialien haben ein niedrigeres spezifisches Gewicht als Metallmaterialien wie Eisen und Aluminium, sind in Bezug auf die mechanischen Merkmale jedoch unterlegen. 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 übliche Harzmaterialien, ist es notwendig, dass sie den Anforderungen in Bezug auf die Leistungsfähigkeit entsprechen, während die eingesetzte Menge reduziert wird.
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Liste der Anführungen
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Patentliteratur
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- PTL 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-143762
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wenn die Struktur im oben beschriebenen Beispiel auf ein faserverstärktes Harz angewandt wird, welches die Eigenschaft aufweist, dass es wahrscheinlich bricht, wenn nach einer elastischen Verformung eine seine Bruchfestigkeit übersteigende Belastung einwirkt, kann in einer Verbindungsstelle eine lokale Verformung auftreten, die zu einem Materialbruch führt.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, 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 Biegebelastung zu verbessern.
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Lösung des Problems
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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 vorgesehen ist, die erste Hauptfläche und der Flansch an wenigstens einer Verbindungsstelle miteinander 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 vorgesehen ist, die lange Rippe so angeordnet ist, dass sie die Verbindungsstelle überlappt, und sich in einer Richtung erstreckt, die vom zweiten Element so beabstandet ist, dass sie über wenigstens einen Verbindungsbereich der Verbindungsstelle verläuft, und von den Winkeln zwischen der Richtung, in der sich die lange Rippe erstreckt, und der zweiten Richtung ein Winkel, der auf einer dem zweiten Element gegenüberliegenden Seite gebildet ist, ein spitzer Winkel ist.
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In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung bilden die Seitenwandfläche des ersten Elements und die in Längsrichtung verlaufende Wandfläche des zweiten Elements einen Eckteil, und die lange Rippe erstreckt sich in einer vom zweiten Element beabstandeten Richtung vom Eckteil als Ausgangspunkt.
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In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind hervorstehende Bereiche, die in der ersten Richtung von einem Ende des zweiten Elements in der ersten Richtung hervorstehen, jeweils auf beiden Seiten des Flansches in der ersten Richtung ausgebildet, ist die Verbindungsstelle in den entsprechenden hervorstehenden Bereichen ausgebildet und ist die lange Rippe so gestaltet, dass sie durch die Verbindungsstelle durchläuft, die im hervorstehenden Bereich vom Eckteil als Ausgangspunkt ausgebildet ist.
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In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind innere Rippen auf Unterseiten der zweiten Hauptfläche und der in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche so ausgebildet, dass sie der U-Querschnittsform folgen, und sind die innere Rippen an Positionen benachbart zum ersten Element angeordnet.
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In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Seitenwandflächen des ersten Elements jeweils auf beiden Seiten der ersten Hauptfläche in der zweiten Richtung ausgebildet, und das zweite Element weist eine U-Querschnittsform auf, und die lange Rippe erstreckt sich so, dass sie die Unterseiten der Seitenwandflächen verbindet.
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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 nahe dem Eckteil ist.
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In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verbindung auf einer Verlängerung angeordnet, die sich von einem Ende der X-förmigen Rippe nahe dem ersten Element entlang einer X-förmigen Kreuzungsrichtung in Richtung des ersten Elements erstreckt.
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In einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung sind wenigstens drei der Verbindungsstellen in der ersten Richtung voneinander beabstandet angeordnet, sind zwei der Verbindungen in den jeweiligen hervorstehenden Bereichen angeordnet, ist eine der Verbindungen zwischen den jeweiligen hervorstehenden Bereichen angeordnet und erstreckt sich die durch die Verbindungsstelle gelangende lange Rippe, die zwischen den jeweiligen vorstehenden Bereichen angeordnet ist, entlang der zweiten Richtung.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lange Rippe so angeordnet, dass sie eine Verbindung überlappt, an der eine hohe Belastung wahrscheinlich auftritt, und dadurch ist es möglich, die Belastung zu verteilen und eine Verformung des ersten Elements zu unterdrücken. Durch das Einstellen des Winkels der langen Rippe auf einen spitzen Winkel in Bezug auf die zweite Richtung kann die lange Rippe wirksam auf die Biegebelastung einwirken, die auf das zweite Element einwirkt (Biegebelastung in Richtungen senkrecht zu den Längsrichtungen des ersten Elements und des zweiten Elements). Darüber hinaus ist es möglich, durch das Einstellen der Länge der langen Rippe gemäß der obigen Beschreibung die erzeugte Belastung über einen ausreichenden Bereich zu verteilen.
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Die Biegebelastung verursacht eine Belastung, die sich mit höherer Wahrscheinlichkeit auf den Eckteil der Verbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element konzentriert. Im Gegensatz dazu ist es gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Belastung wirksam zu verteilen und eine Verformung zu unterdrücken, weil die lange Rippe so angeordnet ist, dass der Eckteil der Ausgangspunkt wird.
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Die auf das zweite Element einwirkende Biegebelastung bewirkt, dass die Belastung sich auf die erste Hauptfläche des ersten Elements in der Mitte der Verbindung konzentriert und eine Verformung bewirkt. Im Gegensatz dazu ist die lange Rippe gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung so angeordnet, dass sie durch die Verbindung gelangt, und dadurch ist es möglich, die Belastung zu verteilen und eine Verformung zu unterdrücken. Das Anordnen der langen Rippe entlang der Belastungsrichtung ermöglicht eine wirksamere Funktion der langen Rippe.
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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.
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Gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung weist das erste Element eine U-Querschnittsform auf, und nicht nur die erste Hauptfläche, sondern auch die Unterseiten der Seitenwandflächen sind miteinander gekoppelt, und dadurch ist es möglich, die Belastung in der zweiten Richtung zu verteilen und das Auftreten einer Belastung wirksam zu unterdrücken. Es ist möglich, die Deformationswahrscheinlichkeit des ersten Elements selbst dahingehend zu verringern, dass seine Struktur weniger verformbar ist, und das Auftreten einer Verformung an der Verbindung mit dem zweiten Element zu vermindern. Weiterhin ist die lange Rippe im ersten Element in der Nähe des Eckteils angeordnet, und dadurch ist es möglich, die Steifigkeit am Umfang des Eckteils des zweiten Elements zu erhöhen, die Verformung des Flansches des zweiten Elements zu unterdrücken, die Steifigkeit zu erhöhen und dadurch die Beanspruchungsspitze zu entlasten.
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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.
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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.
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Weiterhin ist das erste Element gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung mit der sich in der zweiten Richtung erstreckenden langen Rippe ausgestattet, und dadurch ist es möglich, die Festigkeit des ersten Elements gegenüber einer durch eine Biegebelastung verursachten Verformung zu erhöhen und das Auftreten einer Belastung zu unterdrücken. Durch ein zuverlässiges Verteilen einer Belastung, die in der Verbindung der ersten Hauptfläche des ersten Elements über der in Längsrichtung verlaufenden Wand erzeugt wird, ist eine weitere Erhöhung der Steifigkeit möglich. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 veranschaulicht ein Beispiel für eine Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung und ist eine schematische perspektivische Darstellung, die einen Teil einer Unterstruktur einer Fahrzeugkarosserie veranschaulicht.
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2 ist eine perspektivische Darstellung der 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.
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3 ist eine perspektivische Darstellung der Verbindungsstruktur in 1 von der Fahrzeugunterseite aus gesehen.
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4 ist eine Teilansicht von unten, in der ein Zusammenhang zwischen einer X-förmigen Rippe und der Verbindung in 1 veranschaulicht ist.
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5 ist eine schematische perspektivische Darstellung, in der eine zweite Ausführungsform der Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Beschreibung von Ausführungsformen
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Hiernach werden Ausführungsformen einer Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen 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 folgenden 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.
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[Erste Ausführungsform]
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Eine erste Ausführungsform wird unter Verwendung von 1 bis 4 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 Längsträger 10 verbunden ist.
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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.
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Hiernach wird die Verbindungsstruktur mit den Längsträgern 10 und dem Querträger 20 beschrieben.
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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 geformt. 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. Der äußere Wandteil 13 ist außerhalb des ersten oberen Wandteils 11 in Querrichtung des Fahrzeugs ausgebildet.
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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.
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Eine innere Unterseite 12b bzw. eine äußere Unterseite 13b sind auf Unterseiten des inneren Wandteils 12 bzw. des äußeren Wandteils 13 gebildet. Die innere Unterseite 12b und die äußere Unterseite 13b sind so angeordnet, dass sie einander gegenüber liegen, und es handelt sich um Flächen, die sich in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs erstrecken.
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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.
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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.
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Ein Flansch 25, der in Querrichtung des Fahrzeugs nach außen hervorsteht, 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 sind im Flansch 25 ein vorderer vorstehender Bereich 25a, der am fahrzeugfrontseitigen Ende der zweiten Oberseite 21a nach vorne ragt, und ein hinterer vorstehender Bereich 25b, der am fahrzeugheckseitigen Ende nach hinten vorsteht, gebildet. Die erste Oberseite 11a und der Flansch 25 sind an drei Verbindungsstellen 30, d. h. einer ersten Verbindungsstelle 30a, einer zweiten Verbindungsstelle 30b und einer dritten Verbindungsstelle 30c, miteinander verbunden. Diese Verbindungsstellen 30a bis 30c sind in Front-Heck-Richtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet vorhanden. Die Verbindung wird durch Verkleben unter Verwendung eines Klebstoffs, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen erzeugt.
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Die erste Verbindungsstelle 30a ist im vorderen hervorstehenden Bereich 25a angeordnet, und eine zweite Verbindungsstelle 30b ist im hinteren hervorstehenden Bereich 25b angeordnet. Die dritte Verbindungsstelle 30c ist zwischen dem vorderen hervorstehenden Bereich 25a und dem hinteren hervorstehenden Bereich 25b in einem Bereich an einem Ende der zweiten Oberseite 21a in Querrichtung des Fahrzeugs und außerhalb der Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet.
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Weiterhin ist ein vorderer Anlageteil 22c, der an der inneren Wandfläche 12a des Längsträgers 10 anliegt, außerhalb des vorderen in Längsrichtung verlaufenden Wandteils 22 in Querrichtung des Fahrzeugs ausgebildet. Dieser vordere Anlageteil 22c und die innere Wandfläche 12a sind miteinander verbunden. Andererseits ist ein hinterer Anlageteil 23c, der an der inneren Wandfläche 12a des Längsträgers 10 anliegt, außerhalb des hinteren in Längsrichtung verlaufenden Wandteils 23 in Querrichtung des Fahrzeugs ausgebildet. Dieser hintere Anlageteil 23c 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 Verbindungen nicht dargestellt sind. Ein unterer Flansch ist unter den Längsträgern 10 und dem Querträger im Fahrzeug vorhanden, und diese Elemente sind mit der Bodenplatte 35 über diesen unteren Flansch verschweißt (einschließlich Verkleben mittels eines Klebstoffs, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen oder dergleichen), wie oben beschrieben ist.
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Wie in 2 dargestellt ist, besteht ein vorderer Eckteil 22b aus der inneren Wandfläche 12a des Längsträgers 10 und der vorderen in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche 22a des Querträgers 20. Hier besteht der vordere Eckteil 22b aus dem vorderen Anlageteil 22c und der vorderen in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche 22a des Querträgers 20. Auf ähnliche Weise besteht ein hinterer Eckteil 23b aus der inneren Wandfläche 12a (dem hinteren Anlageteil 23c) und der hinteren in Längsrichtung verlaufenden Wandfläche 23a.
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Eine X-förmige Rippe 26, die unten beschrieben wird, ist so angeordnet, dass sie an diesen vorderen Eckteil 22b und den hinteren Eckteil 23b angrenzt.
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Wie in 2 und 3 dargestellt ist, sind drei lange flache Rippen (die erste lange Rippe 15a, die zweite lange Rippe 15b und die dritte lange Rippe 15c) auf einer Unterseite der ersten Oberseite 11a ausgebildet. Die erste lange Rippe 15a erstreckt sich vom vorderen Eckteil 22a als Ausgangspunkt, gelangt durch die erste Verbindungsstelle 30a zur äußeren Unterseite 13b des äußeren Wandteils 13 außen in Querrichtung des Fahrzeugs. Die erste lange Rippe 15a ist in Richtung Fahrzeugfront geneigt, wenn sie sich in Querrichtung des Fahrzeugs nach außen erstreckt. Die zweite lange Rippe 15b erstreckt sich vom hinteren Eckteil 23b als Ausgangspunkt, gelangt durch die zweite Verbindungsstelle 30b zur äußeren Unterseite 13b des äußeren Wandteils 13 in Querrichtung des Fahrzeugs nach außen. Die zweite lange Rippe 15b ist in Richtung Fahrzeugheck geneigt, wenn sie sich in Querrichtung des Fahrzeugs nach außen erstreckt. Die dritte lange Rippe 15c gelangt durch die dritte Verbindungsstelle 30c und erstreckt sich in Querrichtung des Fahrzeugs zur äußeren Unterseite 13b des äußeren Wandteils 13. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bodenplatte 35 in 3 nicht dargestellt ist.
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In diesem Beispiel erstreckt sich die erste lange Rippe 15a so, dass die innere Unterseite 12b und die äußere Unterseite 13b des Längsträgers 10 verbunden sind. Die zweite lange Rippe 15b und die dritte lange Rippe 15c erstrecken sich ebenfalls so, dass sie wie im Fall der ersten langen Rippe 15a die innere Unterseite 12b und die äußere Unterseite 13b des Längsträgers 10 verbinden.
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Die erste lange Rippe 15a und die zweite lange Rippe 15b erstrecken sich in einer Richtung, die von der dritten langen Rippe 15c in Querrichtung des Fahrzeugs beabstandet ist (Öffnungsrichtung), und die erste lange Rippe 15a, die zweite lange Rippe 15b und die dritte lange Rippe 15c sind in einer Draufsicht des Fahrzeugs radial angeordnet.
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Von den Winkeln zwischen der Richtung, in der sich die erste lange Rippe 15a erstreckt, und der Querrichtung des Fahrzeugs ist der Winkel außen in Querrichtung des Fahrzeugs vorzugsweise ein spitzer Winkel. Der Winkel ist in 4 durch einen Winkel α veranschaulicht. In diesem Beispiel ist der Winkel α auf eine Größenordnung von 65° eingestellt. Ein ähnlicher Winkel wird vorzugsweise auch für die zweite lange Rippe 15b eingestellt.
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Die jeweiligen langen Rippen 15a bis 15c erstrecken sich über die Verbindungsbereiche der jeweiligen Verbindungsstellen 30a bis 30c, sodass sie diese Bereiche überspannen. Das heißt, dass die Länge (Gesamtlänge) einer jeden langen Rippe 15a bis 15c in Längsrichtung größer ist als die maximale Länge des Verbindungsbereichs (der Durchmesser des Bereichs ist in 2 oder dergleichen durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht). In diesem Beispiel ist die Gesamtlänge einer jeden langen Rippe 15a bis 15c auf eine Länge eingestellt, die gleich oder größer als das Zweifache des Abstands von demjenigen Bereich ist, an dem der Längsträger 10 am Querträger 20 (Anlagefläche) einer jeden Verbindungsstelle 30a bis 30c anliegt (Abstand (d) in 5). Die Gesamtlänge der ersten langen Rippe 15a ist auf eine Länge eingestellt, die gleich oder größer als das Zweifache des Abstands (d) zwischen der ersten Verbindungsstelle 30a und der inneren Wandfläche 12a ist. Alternativ ist die Gesamtlänge auf eine Länge eingestellt, die gleich oder größer als das Zweifache des Abstands (d) zwischen der ersten Verbindungsstelle 30a und dem vorderen Anlageteil 22c ist.
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Auf vergleichbare Weise ist die Gesamtlänge der zweiten langen Rippe 15b ist auf eine Länge eingestellt, die gleich oder größer als das Zweifache des Abstands (d) zwischen der zweiten Verbindungsstelle 30b und der inneren Wandfläche 12a ist. Alternativ ist die Gesamtlänge auf eine Länge eingestellt, die gleich oder größer als das Zweifache des Abstands (d) zwischen der zweiten Verbindungsstelle 30b und dem hinteren Anlageteil 23c ist. Weiterhin ist die Gesamtlänge der dritten langen Rippe 15c auf eine Länge eingestellt, die gleich oder größer als das Zweifache des Abstands (d) zwischen der dritten Verbindungsstelle 30c und einem äußeren Ende der zweiten Oberseite 21a in Querrichtung des Fahrzeugs ist. Alternativ ist die Gesamtlänge auf eine Länge eingestellt, die gleich oder größer als das Zweifache des Abstands zwischen der dritten Verbindungsstelle 30c und der inneren Wandfläche 12a ist.
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Auf der Unterseite der zweiten Oberseite 21a des Querträgers 20 ist die X-förmige Rippe 26 ausgebildet.
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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. Die X-förmige Rippe 26 ist so angeordnet, dass sie sich nahe am vorderen Eckteil 22b und am hinteren Eckteil 23b befindet.
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Wie in 4 dargestellt sind die erste Verbindungsstelle 30a und die zweite Verbindungsstelle 30b 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 4 nach unten) erstreckt, wie in 4 durch eine einfach gepunktetegestrichelte Linie X veranschaulicht ist.
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Wie in 4 dargestellt ist, ist die erste Verbindungsstelle 30a auf der Verlängerung angeordnet, die sich von einem Ende auf der rechten Seite der X-förmigen Rippe in 4 erstreckt (Front- und Außenseite des Fahrzeugs in Querrichtung des Fahrzeugs). Die zweite Verbindungsstelle 30b ist auf der Verlängerung angeordnet, die sich von einem Ende auf der linken Seite der X-förmigen Rippe in 4 erstreckt (Heck- und Außenseite des Fahrzeugs in Querrichtung des Fahrzeugs).
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Die Verbindungsstruktur ist gemäß der obigen Beschreibung konfiguriert, und die langen Rippen 15a bis 15c sind an den Verbindungsstellen 30a bis 30c so angeordnet, dass sie mit ihnen dort überlappen, wo die Wahrscheinlichkeit für die Bildung einer hohen Belastung hoch ist, und dadurch ist es möglich, die Belastung zu verteilen und eine Verformung des Längsträgers 10 zu unterdrücken. Das Einstellen der Winkel der ersten langen Rippe 15a und der zweiten langen Rippe 15b auf spitze Winkel in Bezug auf die Querrichtung des Fahrzeugs ermöglicht ein wirksames Einwirken dieser langen Rippen auf eine auf den Querträger 20 einwirkenden Biegebelastung (insbesondere auf die Biegebelastung in vertikaler Richtung des Fahrzeugs). Weiterhin ermöglicht das Einstellen der Gesamtlängen der jeweiligen langen Rippen 15a bis 15c auf diejenigen in der vorliegenden Ausführungsform, die erzeugte Belastung auf einen ausreichend weiten Bereich zu verteilen.
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Eine Biegebelastung verursacht eine Belastung, die sich mit höherer Wahrscheinlichkeit auf den Eckteilen 22b und 22c an der Verbindung zwischen dem Längsträger 10 und dem Querträger 20 konzentriert. Im Gegensatz dazu ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Belastung wirksam zu verteilen und eine Verformung zu unterdrücken, weil die erste lange Rippe 15a und die zweite lange Rippe 15b so angeordnet sind, dass die Eckteile 22b und 23b zu Ausgangspunkten werden.
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Eine auf den Querträger 20 einwirkende Biegebelastung bewirkt, dass die Belastung sich auf der ersten Oberseite 11a des Längsträgers 10 in der Mitte der Verbindungsstellen 30a bis 30c konzentriert, wodurch eine Verformung bewirkt wird. Im Gegensatz dazu sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die langen Rippen 15a bis 15c so angeordnet, dass sie über den Verbindungsstellen 30a bis 30c verlaufen und somit ein Verteilen der Belastung und eine Unterdrückung der Verformung ermöglichen. Darüber hinaus ermöglicht das Anordnen der langen Rippen 15a bis 15c entlang der Belastungsrichtung eine wirksamere Funktion der langen Rippen 15a bis 15c.
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Weiterhin ermöglicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Versehen des Querträgers 20 mit der X-förmigen Rippe 26 eine Erhöhung der Steifigkeit in der Nähe der Verbindung des Querträgers 20, bei dem es sich um die Energiezufuhrseite handelt, eine Unterdrückung der Verformung und dadurch eine Unterdrückung der im Flansch 25 erzeugte Verformung. Dadurch ist es möglich, die Belastung zuverlässiger vom Querträger 20 zum Längsträger 10 zu übertragen und die in der Verbindung erzeugte Belastung zu vermindern.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Belastung in Querrichtung des Fahrzeugs zu verteilen und das Auftreten einer Belastung wirksam zu unterdrücken, indem für den Längsträger 10 eine U-Querschnittsform übernommen wird und nicht nur die erste Oberseite 11a, sondern auch die Unterseiten 12b und 13b der Seitenwandflächen gekoppelt werden. Der Längsträger 10 selbst kann eine Struktur aufweisen, die weniger wahrscheinlich verdreht oder verformt wird, wodurch das Auftreten einer Verformung an der Verbindung mit dem Querträger 20 verhindert werden kann. Weiterhin kann durch das Anordnen der langen Rippen 15a und 15b in der Nähe der Eckteile 22a und 22b die Steifigkeit am Umfang der Eckteile des Querträgers 20 erhöht werden, wodurch die Verformung des Flansches 25 des Querträgers 20 unterdrückt, die Steifigkeit erhöht und dadurch die Beanspruchungsspitze entlastet werden.
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Weiterhin können durch die Bereitstellung der X-förmigen Rippe 26 innerhalb des Querträgers 20 die Torsions- oder Biegesteifigkeit des Querträgers 20 erhöht und die in der Verbindungsstelle erzeugte Deformation zuverlässiger vermindert werden. Weiterhin können eine in der Verbindungsstelle 30 erzeugte lokale hohe Belastung und Verformung entlastet werden, indem die Zuverlässigkeit der Verteilung der auf den Längsträger 10 einwirkenden Belastung erhöht wird.
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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 oder Biegen erzeugte Belastung in Längsrichtung (Querrichtung des Fahrzeugs) des Querträgers 20 wirksam zu verteilen.
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Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Festigkeit des Längsträgers 10 gegenüber einer durch die Biegebelastung bewirkte Verformung zu erhöhen und das Auftreten einer Belastung zu unterdrücken, indem der Längsträger 10 mit der sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckenden dritten langen Rippe 15c versehen wird. Durch ein zuverlässiges Verteilen einer Belastung, die in der Verbindung der ersten Oberseite 11a über der in Längsrichtung verlaufenden Wand erzeugt wird, ist eine weitere Erhöhung der Steifigkeit möglich.
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[Zweite Ausführungsform]
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Eine zweite Ausführungsform wird unter Verwendung von 5 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform (1 bis 4), und Teilen, die mit denjenigen in der ersten Ausführungsform identisch oder diesen ähnlich sind, werden identische Bezugszeichen verwendet, weshalb eine doppelte Beschreibung davon unterbleibt.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 5 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.
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Wie im Fall der X-förmigen Rippe 26 kann die U-förmige Rippe 29 auch in der Nähe der Verbindung angeordnet sein.
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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, die Verformung unterdrückt und dadurch eine im Flansch 25 erzeugte Verformung unterdrückt werden. Dadurch wird es möglich, eine Belastung zuverlässiger vom Querträger 20 zum Längsträger 10 zu übertragen und die in der Verbindung erzeugte Belastung zu vermindern.
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[Andere Ausführungsformen]
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Beschreibungen der obigen Ausführungsformen sind Beispiele zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung und dürfen nicht dahingehend aufgefasst werden, dass sie die vorliegende, in den Ansprüchen 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.
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In der ersten und der zweiten Ausführungsform ist die erste lange Rippe 15a in Richtung Fahrzeugfront geneigt, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist. Die erste lange Rippe 15a kann auch in Richtung Fahrzeugheck geneigt sein. In diesem Fall kann von den Winkeln zwischen der Querrichtung des Fahrzeugs, der Längsrichtung und der Querrichtung des Fahrzeugs der ersten langen Rippe 15a der Winkel außen in Richtung der Querrichtung des Fahrzeugs auch gleich oder kleiner als 65° sein. Die zweite lange Rippe 15b kann auch in Richtung Fahrzeugfront geneigt sein. Weiterhin kann die in der zweiten Ausführungsform beschriebene U-förmige Rippe 29 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 auch so konfiguriert sein, dass es nach oben offen ist.
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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 ein vorderer 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.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Längsträger (erstes Element)
- 11
- Erster oberer Wandteil
- 11a
- Erste Oberseite
- 12
- Innerer Wandteil
- 12a
- Innere Wandfläche
- 12b
- Innere Unterseite
- 13
- Äußerer Wandteil
- 13b
- Äußere Unterseite
- 15a
- Erste lange Rippe
- 15b
- Zweite lange Rippe
- 15c
- Dritte 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
- 22c
- Vorderer Anlageteil
- 23
- Hinterer in Längsrichtung verlaufender Wandteil
- 23a
- Hintere in Längsrichtung verlaufende Wandfläche
- 23b
- Hinterer Eckteil
- 23c
- Hinterer Anlageteil
- 25
- Flansch
- 25a
- Vorderer vorstehender Bereich
- 25b
- Hinterer vorstehender Bereich
- 26
- X-förmige Rippe
- 29
- U-förmige Rippe
- 30a
- Erste Verbindungsstelle
- 30b
- Zweite Verbindungsstelle
- 30c
- Dritte Verbindungsstelle
- 35
- Bodenplatte
