DE112016004865T5

DE112016004865T5 - Stossdämpfungsstruktur eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE112016004865T5
Application number: DE112016004865.3T
Authority: DE
Inventors: Chikara Kawamura; Taiki Yotsuyanagi; Hiroaki Takeshita; Tsuyoshi NISHIHARA; Tsuneki Shimanaka; Takayuki Kimura; Yoshiaki Murakami
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-10-11
Also published as: JP6365514B2; US10479302B2; US20180251088A1; CN107922006B; CN107922006A; WO2017086204A1; JP2017094848A

Abstract

Eine Stoßdämpfungsstruktur weist ein Stoßdämpfungselement 2 aus einem CFRP auf, und das Stoßdämpfungselement 2 weist ein Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21 und oberen und unteren Verbindungs-Wandabschnitten 22 und 23 auf, die jeweils das Paar von Seitenwandabschnitten 21 verbinden. Jeder des Paars von Seitenwandabschnitten 21 weist eine Vielzahl von gekrümmten Abschnitten 21a, 21b und 21c auf. Jeder der gekrümmten Abschnitte 21a, 21b und 21c ist derart ausgebildet, dass deren Tiefe in der Links/Rechts-Richtung zu einer Vorderseite hin abnimmt. Jeder des Paars von Seitenwandabschnitten 21 weist auf: eine Vielzahl von ersten Karbonfasern C1, die derart angeordnet sind, dass sie sich in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung erstrecken und den größten Teil der in dem Seitenwandabschnitt 21 enthaltenen verstärkten Fasern bilden; und eine Vielzahl von zweiten Karbonfasern C2, die derart angeordnet sind, dass sie sich in einer Richtung erstrecken, die sich mit den ersten Karbonfasern C1 schneidet. Die Vielzahl von zweiten Karbonfasern C2 ist an beiden endnahen Teilen in der Dickenrichtung jedes der Seitenwandabschnitte 21 angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßdämpfungsstruktur eines Kraftfahrzeugs, wobei die Stoßdämpfungsstruktur ein Stoßdämpfungselement aus einem faserverstärkten Harz umfasst, wobei das Stoßdämpfungselement ein Paar von an einem in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie spitzenendseitigen Teil des Kraftfahrzeugs der Kraftfahrzeugkarosserie angeordneten linken und rechten Seitenwandabschnitten umfasst, wobei das Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten jeweils eine Vielzahl von verstärkten Fasern enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken.
Stand der Technik
Es ist eine Struktur bekannt, bei der ein Paar von linken und rechten Vorderseitenrahmen an einem Frontbereich einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen ist, oder ein Paar von linken und rechten Rückseitenrahmen an einem Heckbereich einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen ist; und eine sich in der Breitenrichtung eines Kraftfahrzeugs erstreckende Stoßstange über ein Paar von linken und rechten Knautschdosen (auch Knautschboxen genannt), die in der Lage sind, die Stoßenergie bei einer Kollision zu absorbieren, an Spitzenendbereichen dieser Seitenrahmen angebracht ist.
Das Paar von Knautschdosen ist typischerweise aus einem Metallmaterial gegossen. Bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs bewirkt das Paar von Knautschdosen einen Kompressionsbruch in einer axialen Richtung, um die auf den Innenraum eines Kraftfahrzeugs übertragene Stoßenergie zu absorbieren.
Es ist auch bekannt, dass, da die Knautschdose ein großes Bauteil ist, die Knautschdose zwecks einer Gewichtsreduzierung der Kraftfahrzeugkarosserie aus einem aus faserverstärktem Harz gegossenen Körper aufgebaut ist.
Beispiele für die als Verstärkungselement verwendeten verstärkten Fasern sind Glasfasern, Karbonfasern und Metallfasern. Das faserverstärkte Harz wird durch Kombinieren der verstärkten Fasern mit einem Basismaterial (einer Matrix) gebildet.
Bei einem derartigen faserverstärkten Harz übernehmen die verstärkten Fasern die dynamischen Eigenschaften, wie z. B. die Festigkeit, und das Harz-Basismaterial übernimmt eine Belastungsübertragungsfunktion zwischen den Fasern und einer Faserschutzfunktion.
Insbesondere weist ein Harz mit Karbonfasern (karbonfaserverstärkter Kunststoff: englisch „CFRP“) sowohl eine hohe spezifische Festigkeit (Festigkeit/spezifisches Gewicht) als auch eine hohe spezifische Steifigkeit (Steifigkeit/spezifisches Gewicht) und somit sowohl Leichtigkeit als auch Festigkeit oder Steifigkeit auf. Daher ist das Harz mit Karbonfasern als Aufbaumaterial für Flugzeuge, Kraftfahrzeuge und dergleichen weit verbreitet.
Eine Stoßenergie absorbierende Struktur einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß PTL 1 weist einen Stoßenergiedämpfer aus einem faserverstärkten Harz auf, der durch ein vorderes Aufhängungselementmodul an einer Vorderseite des Innenraums des Kraftfahrzeugs getragen ist. Der Stoßenergiedämpfer ist derart ausgebildet, dass er einen im Wesentlichen U-förmigen vertikalen Querschnitt hat und einstückig aufweist: einen unteren Wandabschnitt, der sich in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung und der Links/Rechts-Richtung erstreckt; und linke und rechte vertikale Wandabschnitte, die sich von sowohl den linken als auch den rechten Endbereichen des unteren Wandabschnitts nach oben erstrecken. Sowohl der untere Wandabschnitt als auch der linke und der rechte vertikale Wandabschnitt sind in der Form einer gewellten Platte ausgebildet und weisen eine Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten auf, die sich in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung erstrecken. Damit wird eine Differenz zwischen einer Figurenmitte des Stoßenergiedämpfers und einer Höhe einer Bodenplatte reduziert, und dies reduziert ein auf die Bodenplatte wirkendes Biegemoment.
Bei einer Kraftfahrzeugkarosserie-Struktur nach PTL 2 ist ein Stoßenergiedämpfer aus einem faserverstärkten Kunststoff und mit einer Quadratrohrform und einer Öffnungsrichtung, die eine Oben/Unten-Richtung ist, an einer Vorderflächenseite eines Aufbaukörpers einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen, und eine Stoßstange ist an einer Vorderfläche des Stoßenergiedämpfers angeordnet. Damit wird sowohl die Gewichtsreduzierung als auch die Energieabsorptionseigenschaft erreicht.
Die für Stoßdämpfungselemente wie z. B. die Knautschdosen benötigten Leistungsmerkmale sind ein großer Betrag von Energieabsorption (im Folgenden als EA-Betrag bezeichnet) und eine stabile Absorption der Stoßenergie durch progressives Bruchverhalten, bei dem ein Kompressionsbruch sich zunehmend ausbreitet.
Liste der Bezugnahmen
Patentdokumente

PTL 1: japanische offengelegte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2013-23162
PTL 2: japanische offengelegte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2015-30285

Darstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat einen Aufbaukörper aus einem Harz mit Karbonfasern in Betracht gezogen, der in der Lage ist, ein progressives Bruchverhalten bei der Kollision eines Kraftfahrzeugs zu bewirken ( japanische Patentanmeldung Nr. 2015 - 117520 ).
Der von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogene Aufbaukörper aus Harz mit Karbonfasern umfasst eine Vielzahl von ersten Karbonfaserschichten, bei denen die Karbonfasern derart angeordnet sind, dass sie sich in der Richtung der Aufbringung einer Kompressionsbelastung erstrecken; und eine Vielzahl von zweiten Karbonfaserschichten, bei denen die Karbonfasern derart angeordnet sind, dass sie sich derart erstrecken, dass sie sich mit den Karbonfasern der ersten Karbonfaserschichten schneiden. Eine oder mehrere zweite Karbonfaserschichten, bei denen die Karbonfasern sich in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Richtung der Aufbringung einer Kompressionsbelastung schneidet, sind an jedem von beiden endnahen Teilen in der Dickenrichtung eines Plattenelements aus faserverstärktem Harz derart vorgesehen, dass, wenn eine Kompressionsbelastung aufgebracht wird, beide Endbereiche in der Dickenrichtung des Plattenelements aus faserverstärktem Harz über die zweiten Karbonfaserschichten abgelöst werden.
Damit kann auf Grundlage der zweiten Karbonfaserschichten als Grenzen ein säulenförmiger Abschnitt durch die ersten Karbonfaserschichten gebildet werden, der sich an einer in der Dickenrichtung der zweiten Karbonfaserschichten inneren Seite befindet, und ein verzweigter wedelartiger Abschnitt kann durch die ersten Karbonfaserschichten gebildet werden, der sich an einer in der Dickenrichtung der zweiten Karbonfaserschichten äußeren Seite befindet.
Bei diesem Aufbaukörper aus Harz mit Karbonfasern kann das progressive Bruchverhalten von beiden Endbereichen in der Dickenrichtung des faserverstärkten Harzes bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs sicher und stabil bewirkt werden, und dies kann den EA-Betrag erhöhen.
Jedoch besteht, wenn dieser Aufbaukörper aus Harz mit Karbonfasern auf die Technologie von PTL 1 oder 2 angewandt wird, eine Möglichkeit, dass das progressive Bruchverhalten durch das faserverstärkte Harz nicht wirksam zum Erhöhen des EA-Betrags beitragen kann.
Um genauer zu sein, besteht bei dem Stoßdämpfungselement, wenn ein basisendseitiger Teil, das heißt ein innenseitiger Endbereich des Kraftfahrzeugs, wegen eines Aufbaufaktors eine geringere Festigkeit aufweist als ein spitzenendseitiger Teil, das heißt ein Endbereich auf der Seite in der Richtung der Aufbringung einer Kompressionsbelastung, eine Möglichkeit, dass bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs auf Grundlage dieser Festigkeitsdifferenz der Bruch des basisendseitigen Teils früher beginnt als der Bruch des spitzenendseitigen Teils.
Wenn der Bruch des basisendseitigen Teils des Stoßdämpfungselements früher beginnt, wie oben beschrieben, schreitet der Bruch des basisendseitigen Teils intensiv fort, und die Richtung der Mittelachse des Stoßdämpfungselements und die Richtung der Aufbringung einer Kompressionsbelastung weichen durch Zusammenbruch der Gestalt des Stoßdämpfungselements voneinander ab. Als Ergebnis kann das Stoßdämpfungselement durch die Kompressionsbelastung bei der Kollision nicht vollständig zusammengequetscht werden.
Weiterhin tritt, wenn die Kompressionsbelastung bei einer Kollision aus einer schrägen Richtung auf das Stoßdämpfungselement aufgebracht wird, ein Zusammenbruch der Gestalt des Stoßdämpfungselements auf. Daher kann kein Startpunkt für den Bruch an einem Spitzenendteil des Stoßdämpfungselements erzeugt werden, und daher kann der erwartete EA-Betrag nicht gesichert werden.
Um genauer zu sein, besteht noch Raum zur Verbesserung der Struktur, um ein stabiles EA-Leistungsverhalten in einer Stoßdämpfungsstruktur zu sichern, die dazu ausgebildet ist, Stoßenergie durch Nutzen eines progressiven Bruchverhaltens zu absorbieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zum Beispiel eine Stoßdämpfungsstruktur eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, wobei die Stoßdämpfungsstruktur in der Lage ist, ein stabiles EA-Leistungsverhalten bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs zu sichern.
Lösung der Aufgabe
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Stoßdämpfungsstruktur eines Kraftfahrzeugs, wobei die Stoßdämpfungsstruktur ein Stoßdämpfungselement aus einem faserverstärkten Harz aufweist, wobei das Stoßdämpfungselement ein Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten und einen das Paar von Seitenwandabschnitten verbindenden Verbindungsabschnitt aufweist, wobei das Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten an einem in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie spitzenendseitigen Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und jeweils eine Vielzahl von verstärkten Fasern enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken, wobei jeder des Paars von Seitenwandabschnitten eine Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten aufweist, die in einer vertikalen Querschnittsansicht senkrecht zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung konkav und konvex sind; und jeder der Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten derart ausgebildet ist, dass deren Tiefe in der Breitenrichtung eines Kraftfahrzeugs zu einem Spitzenendbereich des Kraftfahrzeugs hin abnimmt.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, da das Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten die Vielzahl von verstärkten Fasern enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken, die Stoßenergie bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs durch Nutzen eines progressiven Bruchverhaltens des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten absorbiert werden.
Jeder des Paars von Seitenwandabschnitten weist die Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten auf, die in der vertikalen Querschnittsansicht senkrecht zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung konkav und konvex sind, und jeder der Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten ist derart ausgebildet, dass deren Tiefe in der Breitenrichtung eines Kraftfahrzeugs zum Spitzenendbereich des Kraftfahrzeugs hin abnimmt. Daher kann bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs eine aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit eines spitzenendseitigen Teils von jedem der Seitenwandabschnitte höher sein als eine aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit eines basisendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts, und somit kann ein Startpunkt des progressiven Bruchverhaltens an dem Spitzenendbereich gebildet werden.
Damit kann, während verhindert wird, dass die Gestalt des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten zusammenbricht, das progressive Bruchverhalten der Seitenwandabschnitte vom spitzenendseitigen Teil zum basisendseitigen Teil sicher und stabil bewirkt werden, und somit kann das Stoßdämpfungselement vollständig zusammengequetscht werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung jeder des Paars von Seitenwandabschnitten eine Vielzahl von ersten verstärkten Fasern, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken und den größten Teil der in dem Seitenwandabschnitt enthaltenen verstärkten Fasern darstellen, und eine Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern aufweist, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Richtung schneidet, in der sich die ersten verstärkten Fasern erstrecken; und die Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern an beiden endnahen Teilen in der Dickenrichtung jedes der Seitenwandabschnitte vorgesehen sind.
Gemäß dieser Konfiguration kann beim progressiven Bruchverhalten bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs der an jedem des Paars von Seitenwandabschnitten ausgebildete säulenartige Abschnitt groß gestaltet werden, und dies kann das EA-Leistungsverhalten erhöhen.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung jeder der Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten in einer Teilkreisbogenform oder einer gekrümmten Form ausgebildet ist.
Gemäß dieser Konfiguration bilden, wenn der Teil der ersten verstärkten Fasern entsprechend dem verzweigten Abschnitt einen Bruch mit Delaminierung bewirkt, die zweiten verstärkten Fasern eine Faserbrücke zwischen den ersten verstärkten Fasern, so dass eine Zugbelastung auf die zweiten verstärkten Fasern wirkt, und das Senken der Energie der zweiten verstärkten Fasern kann zur Fähigkeit zur Energieabsorption beitragen.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass in einem des ersten bis dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung jeder des Paars von Seitenwandabschnitten derart ausgebildet ist, dass deren Oben/Unten-Breite zum Spitzenendbereich des Kraftfahrzeugs hin abnimmt; und die Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten in einer Seitenansicht im Wesentlichen parallel zueinander vorgesehen ist.
Gemäß dieser Konfiguration kann, während verhindert wird, dass die Gestalt der Seitenwandabschnitte zusammenbricht, eine Differenz zwischen der aufgebrachten Belastung pro Flächeneinheit des spitzenendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts und der aufgebrachten Belastung pro Flächeneinheit des basisendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts erhöht werden, und somit kann der Startpunkt des progressiven Bruchverhaltens sicher am Spitzenendbereich des Seitenwandabschnitts ausgebildet werden. Weiterhin kann, da die Belastung in einer axialen Richtung der verstärkten Fasern aufgebracht wird, ein Knicken der verstärkten Fasern unterdrückt werden, und die Fähigkeit zur Energieabsorption kann erhöht werden.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass in einem des ersten bis vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung der Verbindungsabschnitt derart ausgebildet ist, dass seine Links/Rechts-Breite zu einem Basisendbereich des Kraftfahrzeugs zunimmt
Gemäß dieser Konfiguration kann, da der Verbindungsabschnitt die Seitenwandabschnitte bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs stützt, unterdrückt werden, dass die Gestalt der Seitenwandabschnitte zusammenbricht. Weiterhin wird bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs die aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit des Spitzenendbereichs des Verbindungsabschnitts höher als die aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit des Basisendbereichs des Verbindungsabschnitts. Daher wird der Spitzenendbereich des Seitenwandabschnitts nicht daran gehindert, als Startpunkt des progressiven Bruchverhaltens zu dienen, und es kann vielmehr bewirkt werden, dass er als Startpunkt des progressiven Bruchverhaltens dient. Daher kann gemäß dieser Konfiguration die Wirkung des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung weiter verstärkt werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Stoßdämpfungsstruktur des Kraftfahrzeugs der vorliegenden Erfindung kann bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs das progressive Bruchverhalten des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten vom spitzenendseitigen Teil zum basisendseitigen Teil fortschreiten, und dies kann ein stabiles EA-Leistungsverhalten sichern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht des Frontbereichs einer Kraftfahrzeugkarosserie einschließlich einer Stoßdämpfungsstruktur gemäß der Ausführungsform 1.
2 ist eine Draufsicht.
3 ist eine Vorderansicht.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie IV-IV von 3.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie V-V von 3.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie VI-VI von 3.
7 ist eine perspektivische Ansicht des Stoßdämpfungselements.
8 ist eine Seitenansicht.
9 ist eine Rückansicht.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie X-X von 8.
11 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie XI-XI von 8.
12 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A von 10.
13 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs B von 7.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen ausführlich erläutert.
Im Folgenden wird ein Beispiel erläutert, bei dem die vorliegende Erfindung bei einer Stoßdämpfungsstruktur an einem Frontbereich einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs angewandt wird. Die vorliegende Erfindung, ein Produkt, an dem die vorliegende Erfindung angewandt wird, und Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Erläuterung nicht eingeschränkt.
In den Zeichnungen zeigen die Pfeile F, L und U eine Vorderseite, eine linke Seite bzw. eine obere Seite an.
Ausführungsform 1
Im Folgenden wird die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 1 bis 13 erläutert.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, umfasst ein Kraftfahrzeug V: ein Paar von linken und rechten Vorderseitenrahmen 1; ein durch das Paar von Vorderseitenrahmen 1 getragenes Stoßdämpfungselement 2; eine sich in der Links/Rechts-Richtung erstreckende Stoßstange (auch Stoßstangenverstärkung genannt) 3; und dergleichen.
Jeder des Paars von Vorderseitenrahmen 1 ist als einstückiges Bauteil durch Stranggießen aus einem Aluminiumlegierungs-Material gegossen. Die Vorderseitenrahmen 1 bilden jeweils geschlossene Bereiche, die sich im Wesentlichen von jeweiligen linken und rechten Endbereichen eines eine Vorderwand eines Kraftfahrzeug-Innenraums bildenden Armaturenbretts (nicht gezeigt) linear zu der Vorderseite erstrecken. Eine durch einen Motor, ein Getriebe und dergleichen gebildete Antriebsstrangeinheit 4 ist zwischen dem Paar von Vorderseitenrahmen 1 angebracht.
Ein Trägerbereich für eine vordere Aufhängungsvorrichtung ist an mittleren Abschnitten des Paars von Vorderseitenrahmen 1 gebildet, und ein Befestigungsbereich für das Stoßdämpfungselement 2 ist an Vorderendbereichen des Paars von Vorderseitenrahmen 1 gebildet (sowohl der Trägerbereich als auch der Befestigungsbereich sind nicht gezeigt).
Wie in 1 bis 5 gezeigt, ist die Stoßstange 3 als einstückiges Bauteil durch Stranggießen aus einem Aluminiumlegierungs-Material ausgebildet. Die Stoßstange 3 bildet ein Paar von oberen und unteren geschlossenen Bereichen, die sich im Wesentlichen horizontal in der Links/Rechts-Richtung erstrecken. In einer Draufsicht ist die Stoßstange 3 in einer derartigen leicht gekrümmten Form gebildet, dass ein mittlerer Teil der Stoßstange 3 an der Vorderseite vorragt.
Wie in 5 gezeigt, sind fünf Schraubenlöcher 3a in regelmäßigen Intervallen in der Links/Rechts-Richtung auf einem hinteren Wandabschnitt der Stoßstange 3 ausgebildet, und fünf Arbeitslöcher 3b für Befestigungsvorgänge sind auf einem vorderen Wandabschnitt der Stoßstange 3 ausgebildet und entsprechen den Schraubenlöchern 3a. Durch Befestigen der in die Schraubenlöcher 3a eingeführten Schrauben b1 mit in dem Stoßdämpfungselement 2 vorgesehenen Muttern n1 ist die Stoßstange 3 an einer oberen Position eines Vorderendbereichs des Stoßdämpfungselements 2 ausgebildet.
Die Stoßstange 3 verbindet obere Endbereiche eines Paars von linken und rechten Lastaufnahmeabschnitten 5.
Jeder des Paars von Lastaufnahmeabschnitten 5 ist als einstückiges Bauteil durch Stranggießen eines Aluminiumlegierungs-Materials gegossen. Das Paar von Lastaufnahmeabschnitten 5 bildet jeweilige geschlossene Bereiche, von denen jeder eine im Wesentlichen rechtwinklige Form aufweist und sich in einer Oben/Unten-Richtung erstreckt. Das Paar von Lastaufnahmeabschnitten 5 ist durch Schweißen mit jeweiligen unteren Abschnitten von sowohl linken als auch rechten Endbereichen der Stoßstange 3 verbunden.
Wie in 6 gezeigt, sind Schraubenlöcher 5a auf jeweiligen mittleren Teilen von hinteren Wandabschnitten des Paars von Lastaufnahmeabschnitten 5 ausgebildet, und Arbeitslöcher 5b für Befestigungsvorgänge sind auf jeweiligen vorderen Wandabschnitten des Paars von Lastaufnahmeabschnitten 5 ausgebildet und entsprechen den Schraubenlöchern 5a, wobei die vorderen Wandabschnitte bündig mit einem vorderen Wandabschnitt der Stoßstange 3 verlaufen.
Durch Befestigen der in die Schraubenlöcher 5a eingeführten Schrauben b2 mit in dem Stoßdämpfungselement 2 vorgesehenen Muttern n2 ist das Paar von Lastaufnahmeabschnitten 5 an jeweiligen unteren Positionen des Vorderendbereichs des Stoßdämpfungselements 2 ausgebildet.
Als Nächstes wird das Stoßdämpfungselement 2 erläutert.
Wie in 1 und 7 gezeigt, ist das Stoßdämpfungselement 2 an dem durch das Paar von Vorderseitenrahmen 1 getragenen Befestigungsbereich befestigt und ist in einer im Wesentlichen kastenartigen Form ausgebildet, wobei die vorderen und hinteren Endbereiche offen sind.
Wie in 4 gezeigt, sind ein Kondensator 6, ein Kühler 7 und ein Ventilator 8 in dieser Reihenfolge von der Vorderseite her in einem mittleren Abschnitt in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung in dem Stoßdämpfungselement 2 angebracht.
Der Kühler 7 und dergleichen ist in einer derartigen Neigung von vorne-oben geneigt, dass ein oberer Endbereich davon sich vor einem unteren Endbereich davon befindet.
Es wird angemerkt, dass die Kastenform derart ausgebildet ist, dass mindestens deren vordere und hintere Endbereiche offen sind; und jeder der Wandabschnitte am oberen und unteren Ende weggelassen ist.
Das Stoßdämpfungselement 2 weist einstückig auf: ein Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21, die jeweils in einer Seitenansicht eine im Wesentlichen trapezartige Form aufweisen; einen oberen Verbindungs-Wandabschnitt 22, der obere Endbereiche des Paars von Seitenwandabschnitten 21 verbindet und in einer Draufsicht eine im Wesentlichen trapezartige Form aufweist; einen unteren Verbindungs-Wandabschnitt 23, der untere Endbereiche des Paars von Seitenwandabschnitten 21 verbindet und in einer Unteransicht eine im Wesentlichen trapezartige Form aufweist; ein Paar von linken und rechten vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitten 24, die sich von jeweiligen Vorderendbereichen des Paars von Seitenwandabschnitten 21 in der Breitenrichtung eines Kraftfahrzeugs nach innen erstrecken; einen horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitt 25, der sich von einem Vorderendbereich des oberen Verbindungs-Wandabschnitts 22 nach unten erstreckt; ein Paar von linken und rechten Flanschabschnitten 26, die sich von jeweiligen hinteren Endbereichen des Paars von Seitenwandabschnitten 21 in der Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs nach außen erstrecken; und dergleichen. Das Stoßdämpfungselement 2 ist einstückig durch Gießen (zum Beispiel durch ein Harzinjektionsverfahren, englisch „Resin Transfer Molding“, RTM) aus Harz mit Karbonfasern (CFRP) ausgebildet, das lange Karbonfasern als Verstärkungselemente enthält.
RTM („Resin Transfer Molding“) ist ein Gießverfahren, bei dem ein Preform, in dem Karbonfasern in für jeweilige Abschnitte des Preforms vorgegebenen Orientierungen (Winkeln) angeordnet sind, in einen Hohlraum mit einer Form eingebracht wird, die in einen oberen und unteren Teil aufteilbar ist; und geschmolzenes synthetisches Harz in den Hohlraum injiziert wird.
Jeder des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21 ist derart ausgebildet, dass deren Oben/Unten-Breite zur Vorderseite hin abnimmt.
Da das Paar von Seitenwandabschnitten 21 seitlich symmetrisch ist, wird im Folgenden lediglich der linke Seitenwandabschnitt 21 erläutert.
Wie in 7 bis 11 gezeigt, ist der Seitenwandabschnitt 21 in Form einer gewellten Platte mit Vertiefungen und Erhöhungen ausgebildet. Der Seitenwandabschnitt 21 weist auf: einen oberen gekrümmten Abschnitt 21a mit einer im Wesentlichen teilweise konischen Form; drei mittlere gekrümmte Abschnitte 21b, die in der Oben/Unten-Richtung aufgereiht sind und jeweils eine im Wesentlichen teilweise zylindrische Form aufweisen; und einen unteren gekrümmten Abschnitt 21c. Der obere gekrümmte Abschnitt 21a erstreckt sich in einer horizontalen Richtung und ist mit einem teilweise kreisbogenförmigen vertikalen Querschnitt senkrecht zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung ausgebildet, wobei der Durchmesser des teilweise kreisbogenförmigen vertikalen Querschnitts des oberen gekrümmten Abschnitts 21a zur Rückseite hin zunimmt.
Die drei mittleren gekrümmten Abschnitte 21b, die in der Oben/Unten-Richtung aufgereiht sind, sind durchgehend mit einer unteren Seite des oberen gekrümmten Abschnitts 21a ausgebildet und sind derart angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen parallel zu der horizontalen Richtung erstrecken. Jeder der mittleren gekrümmten Abschnitte 21b ist mit einem teilweise kreisbogenförmigen vertikalen Querschnitt senkrecht zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung ausgebildet, wobei der Durchmesser des teilweise kreisbogenförmigen vertikalen Querschnitts jedes mittleren gekrümmten Abschnitts 21b in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung im Wesentlichen konstant ist.
Der untere gekrümmte Abschnitt 21c ist durchgehend mit einer unteren Seite des untersten mittleren gekrümmten Abschnitts 21b ausgebildet und ist derart angeordnet, dass er sich in der horizontalen Richtung erstreckt. Bei dem unteren gekrümmten Abschnitt 21c hat ein Teil, der sich von einem Vorderendbereich zu einem mittleren Abschnitt erstreckt, einen teilweise kreisbogenförmigen vertikalen Querschnitt senkrecht zu der Vorwärts/RückwärtsRichtung und einen konstanten Durchmesser, und ein Teil, der sich von dem mittleren Abschnitt zu einem hinteren Endbereich erstreckt, hat eine derartige Teilkreisbogenform, dass ein Durchmesser davon zur Rückseite hin zunimmt.
Daher ist der Seitenwandabschnitt 21 derart ausgebildet, dass seine Unten-Breite in einer Seitenansicht zur Rückseite hin zunimmt.
Wie in 11 gezeigt, ist jeder der mittleren gekrümmten Abschnitte 21b derart ausgebildet, dass deren Tiefe in der Links/Rechts-Richtung zur Vorderseite hin abnimmt. Der obere gekrümmte Abschnitt 21a und der untere gekrümmte Abschnitt 21c sind ähnlich ausgebildet.
Damit kann, ohne die Oben/Unten-Breite des Seitenwandabschnitts 21 zu vergrößern, bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs eine aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit eines vorderendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 21 höher sein als eine aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit eines rückendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 21. Somit wird ein Startpunkt von progressivem Bruchverhalten im Vorderendbereich des Seitenwandabschnitts 21 sicher gebildet, und das Fortschreiten des progressiven Bruchverhaltens wird stabilisiert.
Der Seitenwandabschnitt 21 weist erste Karbonfasern C1 und zweite Karbonfasern C2 auf.
Die den Seitenwandabschnitt 21 bildenden Karbonfasern C1 und C2 werden erläutert.
Wie in 12 gezeigt, ist jede der ersten Karbonfasern C1, die dem größten Teil der in dem Seitenwandabschnitt 21 enthaltenen Karbonfasern entsprechen, aus einem Faserbündel (Seil) aufgebaut, das durch Bündeln einer vorbestimmten Anzahl (zum Beispiel 12.000) von einzelnen Fasern (Filamenten) erhalten wird, die sich durchgehend und gleichförmig in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende des Seitenwandabschnitts 21 erstrecken und einen sogenannten Orientierungswinkel von 0° relativ zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung aufweisen. Jede der zweiten Karbonfasern C2, die einigen der in dem Seitenwandabschnitt 21 enthaltenen Karbonfasern entsprechen, ist aus einem Faserbündel aufgebaut, das durch Bündeln einer vorbestimmten Anzahl von einzelnen Fasern erhalten wird, die sich durchgehend und gleichförmig in der Oben/Unten-Richtung von einem oberen Ende zu einem unteren Ende des Seitenwandabschnitts 21 erstrecken und einen sogenannten Orientierungswinkel von 90° relativ zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung aufweisen.
Der Durchmesser der Faser der Karbonfasern ist zum Beispiel 7 bis 10 µm, und als Basismaterial M wird synthetisches Duroplast-Epoxidharz verwendet.
Eine Schicht der ersten Karbonfasern C1 ist an einem in der Dickenrichtung linken Ende des Seitenwandabschnitts 21 angeordnet, und eine Schicht der ersten Karbonfasern C1 ist an einem in der Dickenrichtung rechten Ende des Seitenwandabschnitts 21 angeordnet. Weiterhin sind zwei Schichten der zweiten Karbonfasern C2 senkrecht zu den ersten Karbonfasern C1 an einer Innenseite von jeder der obigen Schichten der ersten Karbonfasern C1 angeordnet.
Dann ist eine Vielzahl von Schichten der ersten Karbonfasern C1 zwischen den linken und rechten zweiten Karbonfasern C2 angeordnet.
Damit können bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs Teile, die entsprechend den ersten Karbonfasern C1 an beiden jeweiligen Endbereichen in der Dickenrichtung angeordnet sind, eine Funktion eines verzweigten Abschnitts erhalten, und ein Teil, der entsprechend den ersten Karbonfasern C1 an einem in der Dickenrichtung mittleren Teil angeordnet ist, kann eine Funktion eines säulenartigen Abschnitts erhalten.
Daher bewirken, wenn eine Kompressionsbelastung auf den Seitenwandabschnitt 11 in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung wirkt, die dem verzweigten Abschnitt entsprechenden Teile der ersten Karbonfasern C1 einen Bruch mit Delaminierung vor dem dem säulenartigen Abschnitt entsprechenden Teil der ersten Karbonfasern C1. Dann bewirkt der dem säulenartige Abschnitt entsprechende Teil der ersten Karbonfasern C1 einen Kompressionsbruch. Dieser Bruch mit Delaminierung und der Kompressionsbruch schreiten progressiv von dem Vorderendbereich nach hinten fort (Endbereich der Seite der Aufbringung einer Kompressionsbelastung). Somit wird das progressive Bruchverhalten bewirkt.
Wie oben wird der säulenartige Abschnitt mit einer großen Links/Rechts-Breite stabil gebildet, und somit wird ein großer EA-Betrag sichergestellt.
Weiterhin bilden, wenn die Teile der ersten Karbonfasern C1 entsprechend dem verzweigten Abschnitt den Bruch mit Delaminierung bewirken, die zweiten Karbonfasern C2 eine Faserbrücke zwischen den ersten Karbonfasern C1, so dass das Senken der Energie der zweiten Karbonfasern C2 dazu verwendet wird, die Fähigkeit zur Energieabsorption zu erhöhen.
Wie in 1 und 7 gezeigt, ist der obere Verbindungs-Wandabschnitt 22 durchgehend mit oberen Endbereichen des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21 ausgebildet, und in einer Draufsicht nimmt die Links/Rechts-Breite des oberen Verbindungs-wandabschnitts 22 zur Rückseite hin zu.
Ein Öffnungsabschnitt 22a ist auf dem oberen Verbindungs-Wandabschnitt 22 ausgebildet.
Der Öffnungsabschnitt 22a ist an einem in der Links/Rechts-Richtung mittleren Teil und an einem in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung rückseitigen Teil des oberen Verbindungs-Wandabschnitts 22 vorgesehen. In einer Draufsicht ist der Öffnungsabschnitt 22a in einer im Wesentlichen trapezartigen Form ausgebildet, wobei die Links/Rechts-Breite zur Rückseite hin zunimmt.
Wie in 2 gezeigt, ist ein linksseitiger Bereich des Öffnungsabschnitts 22a im Wesentlichen parallel zu einer Diagonalen L2 gebildet, die einen vorderen rechten Eckabschnitt und einen hinteren linken Eckabschnitt des oberen Verbindungs-Wandabschnitts 22 verbindet, und ein rechtsseitiger Bereich des Öffnungsabschnitts 22a ist im Wesentlichen parallel zu einer Diagonalen L1 gebildet, die einen vorderen linken Eckabschnitt und einen hinteren rechten Eckabschnitt des oberen Verbindungs-Wandabschnitts 22 verbindet.
Damit wird die Anzahl von Malen des Schneidens der weiter unten beschriebenen dritten und vierten Karbonfasern C3 und C4 reduziert.
Wie in 4 gezeigt, befindet sich ein vorderseitiger Bereich des Öffnungsabschnitts 22a hinter dem oberen Endbereich des Kühlventilators 8 (Kühlers 7), und ein rückseitiger Bereich des Öffnungsabschnitts 22a befindet sich hinter dem unteren Endbereich des Kühlers 7. Damit erhält das Stoßdämpfungselement 2 eine Luftleitfunktion für die Zufuhr von Luft zu dem Kühler 7.
Der obere Verbindungs-Wandabschnitt 22 weist die dritten Karbonfasern C3 und die vierten Karbonfasern C4 auf.
Die den oberen Verbindungs-Wandabschnitt 22 bildenden Karbonfasern C3 und C4 werden erläutert.
Die dritten und vierten Karbonfasern C3 und C4 sind bezüglich des Materials, der Anzahl von Bündeln und dergleichen in der gleichen Weise ausgebildet wie die ersten und zweiten Karbonfasern C1 und C2, außer was die Richtung der Orientierung betrifft. Das Basismaterial M für die dritten und vierten Karbonfasern C3 und C4 ist das gleiche wie für die ersten und zweiten Karbonfasern C1 und C2.
Wie in 13 gezeigt, ist jede von einer Vielzahl von in dem oberen Verbindungs-Wandabschnitt 22 enthaltenen dritten Karbonfasern C3 aus einem Faserbündel aufgebaut, das durch Bündeln einer vorbestimmten Anzahl von einzeln Fasern erhalten wird, die sich parallel zu der Diagonalen L1 erstrecken und einen sogenannten Orientierungswinkel α relativ zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung aufweisen. Jede von einer Vielzahl von in dem oberen Verbindungs-Wandabschnitt 22 enthaltenen vierten Karbonfasern C4 ist aus einem Faserbündel aufgebaut, das durch Bündeln einer vorbestimmten Anzahl von einzelnen Fasern erhalten wird, die sich parallel zu der Diagonalen L2 erstrecken und einen sogenannten Orientierungswinkel -α relativ zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung aufweisen.
Schichten der Vielzahl von dritten Karbonfasern C3 und Schichten der Vielzahl von vierten Karbonfasern C4 sind abwechselnd in der Oben/Unten-Richtung gestapelt, um eine Maschenstruktur zu bilden, bei der die Fasern sich schneiden.
Damit wird bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs der Zusammenbruch der Gestalt des Paars von Seitenwandabschnitten 21 verhindert, und die dritten und vierten Karbonfasern C3 und C4 absorbieren die aus schrägen Richtungen aufgebrachte Stoßenergie.
Der untere Verbindungs-Wandabschnitt 23 ist durchgehend mit unteren Endbereichen des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21 ausgebildet, und in einer Unteransicht nimmt die Links/Rechts-Breite des unteren Verbindungs-Wandabschnitts 23 zur Rückseite hin zu.
Der untere Verbindungs-Wandabschnitt 23 weist fünfte Karbonfasern auf (nicht gezeigt).
Die fünften Karbonfasern sind bezüglich des Materials, der Anzahl von Bündeln und dergleichen in der gleichen Weise wie die ersten und zweiten Karbonfasern C1 und C2 ausgebildet, außer was die Richtung der Orientierung betrifft. Das Basismaterial für die fünften Karbonfasern ist das gleiche wie für die ersten und zweiten Karbonfasern C1 und C2.
Jede der Vielzahl von in dem unteren Verbindungs-Wandabschnitt 23 enthaltenen vierten Karbonfasern C4 ist aus einem Faserbündel aufgebaut, das durch Bündeln einer vorbestimmten Anzahl von einzelnen Fasern erhalten wird, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung erstrecken und einen Orientierungswinkel von 90° aufweisen. Schichten der Vielzahl von fünften Karbonfasern sind abwechselnd in der Oben/Unten-Richtung gestapelt. Damit wird bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs der Zusammenbruch der Gestalt des Paars von Seitenwandabschnitten 21 verhindert, und die fünften Karbonfasern absorbieren die von sowohl der linken als auch der rechten Seite aufgebrachte Stoßenergie.
Wie in 7 gezeigt, ist jeder des Paars von linken und rechten vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitten 24 derart ausgebildet, dass sie sich von dem unteren Endbereich zu dem oberen endseitigen Bereich des entsprechenden Seitenwandabschnitts 21 in der Oben/Unten-Richtung erstrecken.
Da das Paar von vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitten 24 seitlich symmetrisch ist, wird im Folgenden lediglich der linke vertikale Spitzenenden-Wandabschnitt 24 erläutert.
Wie in 6 gezeigt, erstreckt sich der vertikale Spitzenenden-Wandabschnitt 24 von dem vorderendseitigen Teil des Seitenwandabschnitts 21 über einen ersten Eckabschnitt E1 zur rechten Seite, und ein rechter Endbereich des vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitts 24 ist ein freies Ende.
Damit wirkt, wenn eine Kompressionsbelastung auf den Lastaufnahmeabschnitt 5 in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung aufgebracht wird, die Kompressionsbelastung intensiv auf den ersten Eckabschnitt E1, der eine Grenze zwischen dem Seitenwandabschnitt 21 und dem vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitt 24 darstellt. Somit wird der Startpunkt für den Bruch im Vorderendbereich des Seitenwandabschnitts 21 erzeugt.
Ein Abschnitt mit einer Mutter 24a ist in einem mittleren Teil des vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitts 24 gebildet, und eine Mutter n2 ist einstückig auf einer hinteren Fläche des Abschnitts mit der Mutter 24a angegossen. Durch Befestigung der Schraube b2 mit der Mutter n2 wird eine hintere Fläche des Lastaufnahmeabschnitts 5 in Flächenkontakt mit einer Vorderfläche des vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitts 24 gebracht. Somit ist der Lastaufnahmeabschnitt 5 an dem vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitt 24 angebracht.
In dem vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitt 24 erstrecken sich die ersten Karbonfasern C1 von dem Vorderendbereich des Seitenwandabschnitts 21. Daher sind in dem vertikalen Spitzenenden-Wandabschnitt 24 enthaltene Teile der ersten Karbonfasern C1 derart angeordnet, dass sie sich in der Links/Rechts-Richtung erstrecken.
Wie in 7 gezeigt, erstreckt sich der horizontale Spitzenenden-Wandabschnitt 25 in der Links/Rechts-Richtung, um so einen sich von einem oberen endseitigen Abschnitt zum oberen Endbereich des Vorderendbereichs des linken Seitenwandabschnitts 21 erstreckenden Teil und einen sich von einem oberen endseitigen Abschnitt zu dem oberen Endbereich des Vorderendbereichs des rechten Seitenwandabschnitts 21 erstreckenden Teil zu verbinden. Wie bei der Stoßstange 3 ist in einer Draufsicht der horizontale Spitzenenden-Wandabschnitt 25 in einer derartigen leicht gekrümmten Form gebildet, dass ein mittlerer Teil des horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitts 25 zu der Vorderseite vorragt.
Wie in 5 gezeigt, erstreckt der horizontale Spitzenenden-Wandabschnitt 25 sich von einem vorderendseitigen Teil des oberen Verbindungs-Wandabschnitts 22 über einen zweiten Eckabschnitt E2 nach unten, und ein unterer Endbereich des horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitts 25 ist ein freies Ende.
Damit wirkt, wenn eine Kompressionsbelastung auf die Stoßstange 3 in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung aufgebracht wird, die Kompressionsbelastung intensiv auf den zweiten Eckabschnitt E2, der eine Grenze zwischen dem oberen Verbindungs-Wandabschnitt 22 und dem horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitt 25 darstellt. Somit wird der Startpunkt für den Bruch im Vorderendbereich des oberen Verbindungs-Wandabschnitts 22 erzeugt. Weiterhin wirkt die Kompressionsbelastung intensiv auf den Teil, der sich von dem oberen endseitigen Abschnitt zum oberen Endbereich des Vorderendbereichs von jedem Seitenwandabschnitt 21 erstreckt.
Eine Öffnung, durch die Fahrtwind in das Stoßdämpfungselement 2 eingebracht wird, ist zwischen dem unteren Endbereich des horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitts 25 und einem Vorderendbereich des unteren Verbindungs-Wandabschnitts 23 ausgebildet.
Ein Abschnitt mit einer Mutter 25a ist an dem horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitt 25 ausgebildet, und fünf Muttern n1 sind einstückig auf einer hinteren Fläche des Abschnitts mit einer Mutter 25a angegossen. Durch Befestigung der Schrauben b1 mit den Muttern n1 wird eine hintere Fläche der Stoßstange 3 in Flächenkontakt mit einer Vorderfläche des horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitts 25 gebracht. Somit ist die Stoßstange 3 an dem horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitt 25 angebracht. In dem horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitt 25 erstrecken die ersten Karbonfasern C1 sich von den Vorderendbereichen der Seitenwandabschnitte 21. Daher sind in dem horizontalen Spitzenenden-Wandabschnitt 25 enthaltene Teile der ersten Karbonfasern C1 derart angeordnet, dass sie sich in der Links/Rechts-Richtung erstrecken.
Wie in 9 gezeigt, ist jeder eines Paars von linken und rechten Flanschabschnitten 26 derart ausgebildet, dass sie sich in der Oben/Unten-Richtung von einem unteren Endbereich zu einem oberen Endbereich eines hinteren Endbereichs des Seitenwandabschnitts 21 erstrecken.
Da das Paar von Flanschabschnitten 26 seitlich symmetrisch ist, wird im Folgenden lediglich der linke Flanschabschnitt 26 erläutert.
Acht Schraubenlöcher 26a sind auf dem Flanschabschnitt 26 ausgebildet.
Jedes von vier der acht Schraubenlöcher 26a ist zwischen den benachbarten gekrümmten Abschnitten (21a, 21b und 21c) angeordnet und befindet sich an einem rechten endseitigen Teil des Flanschabschnitts 26, und die restlichen vier Schraubenlöcher 26a sind an einem linken endseitigen Teil des Flanschabschnitts 26 angeordnet, um in der Oben/Unten-Richtung aufgereiht zu sein. Mittels durch die Schraubenlöcher 26a eingeführter Befestigungsschrauben b3 am durch den Vorderseitenrahmen 1 getragenen Befestigungsbereich ist das Stoßdämpfungselement 2 fixiert.
Als Nächstes werden die Wirkungen und Effekte der Stoßdämpfungsstruktur des Kraftfahrzeugs V gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
Gemäß dieser Stoßdämpfungsstruktur kann, da das Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21 die Vielzahl von ersten Karbonfasern C1 enthält, die derart angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung erstrecken, die Stoßenergie bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs durch Nutzung des progressiven Bruchverhaltens des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21 absorbiert werden.
Jeder des Paars von Seitenwandabschnitten 21 weist eine Vielzahl von gekrümmten Abschnitten 21a, 21b und 21c auf, die jeweils in einer vertikalen Querschnittsansicht senkrecht zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung eine Wellenform haben, und jeder der Vielzahl von gekrümmten Abschnitten 21a, 21b und 21c ist derart ausgebildet, dass seine Tiefe in der Links/Rechts-Richtung zur Vorderseite hin abnimmt. Daher kann bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs die aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit des vorderendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 21 höher sein als die aufgebrachte Belastung pro Flächeneinheit des rückendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 21, und somit kann der Startpunkt des progressiven Bruchverhaltens im Vorderendbereich des Seitenwandabschnitts 21 gebildet werden.
Damit kann, während verhindert wird, dass die Gestalt des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten 21 zusammenbricht, das progressive Bruchverhalten der Seitenwandabschnitte 21 vom vorderendseitigen Teil zum rückendseitigen Teil sicher und stabil bewirkt werden, und somit kann das Stoßdämpfungselement 2 vollständig zusammengequetscht werden.
Jeder des Paars von Seitenwandabschnitten 21 weist auf: eine Vielzahl von ersten Karbonfasern C1, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung erstrecken und den größten Teil der in dem Seitenwandabschnitt 21 enthaltenen verstärkten Fasern bilden; und eine Vielzahl von zweiten Karbonfasern C2, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Richtung schneidet, in der die ersten Karbonfasern C1 sich erstrecken. Weiterhin ist die Vielzahl von zweiten Karbonfasern C2 an beiden endnahen Teilen in der Dickenrichtung des Seitenwandabschnitts 21 angeordnet. Daher kann der in jedem des Paars von Seitenwandabschnitten 21 während des progressiven Bruchverhaltens bei einer Kollision eines Kraftfahrzeugs gebildete säulenartige Abschnitt groß gestaltet werden, und dies kann das EA-Leistungsverhalten erhöhen.
Jeder der Vielzahl von gekrümmten Abschnitten 21a, 21b und 21c ist in einer Teilkreisbogenform ausgebildet.
Damit bilden, wenn der Teil der ersten Karbonfasern C1 entsprechend dem verzweigten Abschnitt den Bruch mit Delaminierung bewirkt, die zweiten Karbonfasern C2 eine Faserbrücke zwischen den ersten Karbonfasern C1, so dass eine Zugbelastung auf die zweiten Karbonfasern C2 wirkt, und das Senken der Energie der zweiten Karbonfasern C2 kann zur Fähigkeit zur Energieabsorption beitragen.
Jeder des Paars von Seitenwandabschnitten 21 ist derart ausgebildet, dass deren Oben/Unten-Breite zur Vorderseite hin abnimmt. Weiterhin ist die Vielzahl von gekrümmten Abschnitten 21a, 21b und 21c in einer Seitenansicht im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Damit kann, während verhindert wird, dass die Gestalt der Seitenwandabschnitte 21 zusammenbricht, eine Differenz zwischen der aufgebrachten Belastung pro Flächeneinheit des vorderendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 21 und der aufgebrachten Belastung pro Flächeneinheit des rückendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 21 erhöht werden, und somit kann der Startpunkt des progressiven Bruchverhaltens sicher im Vorderendbereich des Seitenwandabschnitts 21 gebildet werden. Weiterhin kann, da die aufgebrachte Belastung in der axialen Richtung der ersten Karbonfasern C1 aufgebracht wird, ein Knicken der ersten Karbonfasern C1 unterdrückt werden, und die Fähigkeit zur Energieabsorption kann erhöht werden.
Als Nächstes werden durch teilweise Modifikation der obigen Ausführungsform erhaltene modifizierte Beispiele erläutert.

1) In der obigen Ausführungsform wird ein Beispiel des Stoßdämpfungselements erläutert, das an der Vorderseite vorgesehen ist. Jedoch kann das Stoßdämpfungselement auch an der Rückseite vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Befestigungsbereich, an dem das Stoßdämpfungselement angebracht ist, an Rückseitenrahmen oder einem hinteren Endbereich des Innenraums des Kraftfahrzeugs gebildet.

Weiterhin wird in der obigen Ausführungsform ein Beispiel erläutert, bei dem der Befestigungsbereich im Vorderendbereiche der Vorderseitenrahmen gebildet ist, und das Stoßdämpfungselement an dem Befestigungsbereich angebracht ist. Jedoch können die Vorderseitenrahmen weggelassen werden, und das Stoßdämpfungselement kann durch den Befestigungsbereich direkt an einem Vorderendbereich des Innenraums des Kraftfahrzeugs angebracht werden.

2) In der obigen Ausführungsform wird ein Beispiel erläutert, bei dem der obere Verbindungs-Wandabschnitt, der die oberen Endbereiche des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten verbindet, und der untere Verbindungs-Wandabschnitt, der die unteren Endbereiche des Paars von linken und rechten Seitenwandabschnitten verbindet, vorgesehen sind. Jedoch wird nur mindestens einer der Verbindungs-Wandabschnitte benötigt. Nur der obere Verbindungs-Wandabschnitt kann ausgebildet sein. Weiterhin ist, wenn nur der untere Verbindungs-Wandabschnitt als Verbindungsabschnitt ausgebildet ist, eine Vielzahl von dritten und vierten Karbonfasern, die derart angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Vorwärts/Rückwärts-Richtung schneidet, an dem unteren Verbindungs-Wandabschnitt vorgesehen. Weiterhin kann, wenn nur einer des oberen Verbindungs-Wandabschnitts und des unteren Verbindungs-Wandabschnitts vorgesehen ist, ein die Seitenwandabschnitte verbindendes Element anstelle des jeweiligen anderen des oberen Verbindungs-Wandabschnitts und des unteren Verbindungs-Wandabschnitts angeordnet sein.
3) In der obigen Ausführungsform wird ein Beispiel erläutert, bei dem eine Vielzahl von gekrümmten Abschnitten jeweils mit einem teilweise kreisbogenförmigen Abschnitt an dem Seitenwandabschnitt ausgebildet ist. Jedoch kann jeder der gekrümmten Abschnitte einen gekrümmten Bereich aufweisen, oder die gekrümmten Abschnitte können eine Vielzahl von vorstehenden Bereichen sein, die jeweils einen rechtwinkligen Bereich aufweisen. Weiterhin ist die Anzahl der gekrümmten Abschnitte (der vorstehenden Abschnitte) nicht auf fünf beschränkt und kann jeglicher Wert sein.
4) In der obigen Ausführungsform wird ein Beispiel erläutert, bei dem der durchgehend mit dem oberen Verbindungs-Wandabschnitt ausgebildete horizontale Spitzenenden-Wandabschnitt vorgesehen ist. Jedoch kann ein durchgehend mit dem unteren Verbindungs-Wandabschnitt ausgebildeter horizontaler Spitzenenden-Wandabschnitt vorgesehen sein. Wenn der horizontale Spitzenenden-Wandabschnitt durchgehend mit dem unteren Verbindungs-Wandabschnitt ausgebildet vorgesehen ist, ist es bevorzugt, dass sich in einer Maschenform schneidende Karbonfasern an dem unteren Verbindungs-Wandabschnitt vorgesehen sind.
5) Zusätzlich zu Obigem kann eine Fachperson Ausführungsformen nutzen, die durch diverse Modifikationen an der obigen Ausführungsform oder Kombationen der Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung erhalten werden, und die vorliegende Erfindung schließt derartige modifizierte Ausführungsformen ein.

Bezugszeichenliste

2: Stoßdämpfungselement
21: Seitenwandabschnitt
21a: oberer gekrümmter Abschnitt
21b: mittlerer gekrümmter Abschnitt
21c: unterer gekrümmter Abschnitt
22: oberer Verbindungs-Wandabschnitt
23: unterer Verbindungs-Wandabschnitt
V: Kraftfahrzeug
C1: erste Karbonfasern
C2: zweite Karbonfasern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015 [0011]
JP 117520 [0011]

Claims

Stoßdämpfungsstruktur eines Kraftfahrzeugs, wobei die Stoßdämpfungsstruktur ein Stoßdämpfungselement aus einem faserverstärkten Harz aufweist, wobei das Stoßdämpfungselement ein Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten und einen das Paar von Seitenwandabschnitten verbindenden Verbindungsabschnitt umfasst, wobei das Paar von linken und rechten Seitenwandabschnitten an einem in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie spitzenendseitigen Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und jeweils eine Vielzahl von verstärkten Fasern enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken, wobei: jeder des Paars von Seitenwandabschnitten eine Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten umfasst, die in einer vertikalen Querschnittsansicht senkrecht zu der Vorwärts/Rückwärts-Richtung konkav und konvex sind; und jeder der Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten derart ausgebildet ist, dass deren Tiefe in der Breitenrichtung eines Kraftfahrzeugs zu einem Spitzenendbereich des Kraftfahrzeugs hin abnimmt.
Stoßdämpfungsstruktur nach Anspruch 1, wobei: jeder des Paars von Seitenwandabschnitten umfasst: eine Vielzahl von ersten verstärkten Fasern, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken und den größten Teil der in dem Seitenwandabschnitt enthaltenen verstärkten Fasern bilden, und eine Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern, die so angeordnet sind, dass sie sich durchgehend in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Richtung schneidet, in der sich die ersten verstärkten Fasern erstrecken; und die Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern, die an beiden endnahen Teilen in der Dickenrichtung jedes der Seitenwandabschnitte vorgesehen sind.
Stoßdämpfungsstruktur nach Anspruch 2, wobei jeder der Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten in einer Teilkreisbogenform oder einer gekrümmten Form ausgebildet ist.
Stoßdämpfungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: jeder des Paars von Seitenwandabschnitten derart ausgebildet ist, dass deren Oben/Unten-Breite zum Spitzenendbereich des Kraftfahrzeugs hin abnimmt; und die Vielzahl von konkaven und konvexen Abschnitten in einer Seitenansicht im Wesentlichen parallel zueinander vorgesehen ist.
Stoßdämpfungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verbindungsabschnitt derart ausgebildet ist, dass seine Links/Rechts-Breite zu einem Basisendbereich des Kraftfahrzeugs hin zunimmt.