DE112016004866T5

DE112016004866T5 - Stoßabsorbierende Elementstruktur eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112016004866T5
Application number: DE112016004866.1T
Authority: DE
Inventors: Chikara Kawamura; Tsuneki Shimanaka; Hiroaki Takeshita; Tsuyoshi NISHIHARA; Takayuki Kimura; Kazutaka Ishikura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-07-19
Also published as: CN107921920B; JPWO2017086205A1; CN107921920A; JP6610677B2; WO2017086205A1; US20180257589A1; US10604094B2

Abstract

Eine stoßabsorbierende Elementstruktur eines Fahrzeugs V umfasst:ein Paar von linken und rechten hinteren Seitenrahmen 1; ein Paar von linken und rechten Crashboxen 10, die eine Vielzahl von ersten Kohlenstofffasern 51 enthalten, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstrecken; und eine Stoßfängerverstärkung 3, die an Kopfendabschnitten des Paars von hinteren Seitenrahmen 1 durch das Paar von Crashboxen 10 angebracht ist. Jede der Crashboxen 10 ist als ein Element mit offenem Querschnitt ausgebildet, das aufweist: einen Seitenwandabschnitt 11, der sich in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstreckt; und einen Kopfendwandabschnitt 12, der mit dem Seitenwandabschnitt 11 durchgehend ausgebildet ist und einen Befestigungsabschnitt 12a aufweist, an dem die Stoßfängerverstärkung 3 angebracht ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine stoßabsorbierende Elementstruktur eines Fahrzeugs, wobei die stoßabsorbierende Elementstruktur eine Stoßfängerverstärkung aufweist, die an Kopfendabschnitten eines Paares linker und rechter stoßabsorbierender Elemente aus faserverstärktem Harz befestigt ist, wobei das Paar von linken und rechten stoßabsorbierenden Elementen jeweils eine Vielzahl von verstärkten Fasern umfassen, die sich kontinuierlich in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstrecken.
Stand der Technik
In herkömmlicher Weise ist eine Struktur bekannt, bei der ein Paar von linken und rechten Vorderseitenrahmen an einem Fahrzeugkarosserie-Vorderabschnitt vorgesehen ist, oder ein Paar von linken und rechten hinteren Seitenrahmen an einem Fahrzeugkarosserie-Hinterabschnitt vorgesehen ist; und eine Stoßfängerverstärkung, die sich in einer Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, an Kopfendabschnitten dieser Seitenrahmen durch ein Paar von linken und rechten Crashkörpern (auch Crashboxen genannt) befestigt ist, die Aufprallenergie bei einer Kollision absorbieren können.
Das Paar von Crashboxen wird typischerweise aus einem Metallmaterial geformt. Bei einer Fahrzeugkollision verursacht das Paar von Crashboxen einen Kompressionsbruch in einer axialen Richtung, um Aufprallenergie, die zu einem Fahrzeuginneren übertragen wird, zu absorbieren.
Es ist auch bekannt, dass dadurch, dass die Crashbox eine große Komponente ist, die Crashbox aus einem faserverstärkten Kunstharzformkörper zum Zwecke einer Gewichtsreduktion einer Fahrzeugkarosserie besteht.
Beispiele für verstärkte Fasern, die als Verstärkungselement verwendet werden, umfassen Glasfasern, Kohlenstofffasern und Metallfasern. Das faserverstärkte Harz wird gebildet, indem die verstärkten Fasern mit einem Grundmaterial (Matrix) kombiniert werden.
Bei einem solchen faserverstärkten Harz übernehmen die verstärkten Fasern die dynamischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Festigkeit, und das Grundmaterialharz übernimmt eine Belastungsübertragungsfunktion zwischen den Fasern und eine Faserschutzfunktion.
Insbesondere hat Kohlenstofffaserharz (Carbon-Fiber-Reinforced-Plastic: CFRP) sowohl eine hohe spezifische Festigkeit (Festigkeit/spezifisches Gewicht) als auch eine hohe spezifische Steifigkeit (Steifigkeit/spezifisches Gewicht) und bietet sozusagen sowohl Leichtigkeit als auch Festigkeit bzw. Steifigkeit. Daher wird das Kohlenstofffaserharz weit verbreitet als Strukturmaterial für Flugzeuge, Fahrzeuge und dergleichen verwendet.
Ein stoßabsorbierendes Element der PTL 1 ist ein stoßabsorbierendes Element, das aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, das Kunstharz und Kohlenstofffasern umfasst, und eine Aufprallbruchtemperatur des stoßabsorbierenden Elements ist auf einen Bereich von - 15 °C oder mehr und + 50 °C oder weniger einer Glasübergangstemperatur von Harz festgelegt. Dadurch wird eine hohe Energieabsorptionsleistung sichergestellt.
Die PTL 1 offenbart, dass dieses stoßabsorbierende Element in einer röhrenförmigen Form, einer Säulenform, einer Prismenform mit geschlossenem Querschnitt oder dergleichen ausgebildet ist.
Die Leistung, die für die stoßabsorbierenden Elemente erforderlich ist, ist eine große Energieabsorptionsmenge (nachfolgend als EA-Menge bezeichnet) und eine stabile Absorption der Aufprallenergie durch progressiven Bruch, bei dem der Kompressionsbruch progressiv fortschreitet.
Liste der Bezugnahmen
Patentliteratur
PTL 1: Japanische Offenlegungspatentschrift mit der Veröffentlichungsnummer 2004-116564
Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Der vorliegende Anmelder hat einen Kohlefaser-Harz-Strukturkörper in Betracht gezogen, der in der Lage ist, den fortschreitenden Bruch bei einer Fahrzeugkollision zu verursachen ( japanische Patentanmeldung Nr. 2015-117520 ). Der in der vorliegenden Anmeldung betrachtete Kohlenstofffaser-Harzstrukturkörper umfasst eine Vielzahl von ersten Kohlenstofffaserschichten, in denen Kohlenstofffasern so angeordnet sind, dass sie sich in einer Kompressionslasteinleitrichtung erstrecken; und eine Vielzahl von zweiten Kohlenstofffaserschichten, in denen Kohlenstofffasern so angeordnet sind, dass sie sich so erstrecken, dass sie sich mit den Kohlenstofffasern der ersten Kohlenstofffaserschichten schneiden. Eine oder mehrere zweite Kohlenstofffaserschichten, in denen sich die Kohlenstofffasern in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Kompressionslasteinleitrichtung schneidet, sind an jedem der beiden Enden in Dickenrichtung eines faserverstärkten Harzplattenelements vorgesehen, so dass eine Kompressionslast eingeleitet wird, wobei beide Endabschnitte in Dickenrichtung des faserverstärkten Harzplattenelements über die zweiten Kohlenstofffaserschichten abgezogen werden.
Basierend auf den zweiten Kohlenstofffaserschichten als Abgrenzungen kann ein säulenförmiger Säulenabschnitt durch die ersten Kohlenstofffaserschichten gebildet werden, die an einer in Dickenrichtung inneren Seite der zweiten Kohlenstofffaserschichten angeordnet sind, und ein verzweigter Wedelabschnitt kann durch die ersten Kohlenstofffaserschichten gebildet werden, die an einer in Dickenrichtung äußeren Seite der zweiten Kohlenstofffaserschichten angeordnet sind.
Gemäß diesem Kohlenstofffaserharz-Strukturkörper kann der fortschreitende Bruch von beiden Endabschnitten in der Dickenrichtung des faserverstärkten Harzes bei einer Fahrzeugkollision sicher und stabil verursacht werden, und dies kann die EA-Menge erhöhen.
Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass der progressive Bruch durch das faserverstärkte Harz nicht effektiv zur EA-Menge beitragen kann.
Typischerweise ist ein Basisendabschnitt der Crashbox an einem Kopfendabschnitt des Seitenrahmens beispielsweise durch eine Einstellplatte mittels eines Bolzens befestigt. Wenn die Crashbox unter Verwendung von faserverstärktem Harz gebildet ist, wird daher ein Faserschnittteil an einem Basisendseitenteil der Crashbox durch Bildung eines Bolzenlochs gebildet.
Wenn der Faserschnittteil an dem Basisendseitenteil der Crashbox ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit, dass der Faserschnittteil bei einer Fahrzeugkollision ein Bruchausgangspunkt wird, und zwar basierend auf einer Festigkeitsdifferenz zwischen dem Basisendseitenteil, welches ein stützseitiger Endabschnitt ist, und einem kopfendseitigen Teil, der ein in Kompressionslasteinleitrichtung endseitiger Abschnitt ist; wobei der Bruch des basisendseitigen Teils der Crashbox früher beginnt als der Bruch des kopfendseitigen Teils der Crashbox.
Selbst wenn der Faserschnittteil nicht durch das Bolzenloch gebildet wird, kann dieses Bruchphänomen, bei dem der Bruch des basisendseitigen Teils der Crashbox früher beginnt, aufgrund eines Strukturfaktors auftreten.
Wenn der Bruch des basisendseitigen Teils der Crashbox früher beginnt, schreitet der Bruch des basisendseitigen Teils intensiv fort und eine Mittelachsenrichtung der Crashbox und die Kompressionslasteinleitrichtung können voneinander abweichen. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Crashbox durch die Kompressionslast bei einer Kollision nicht vollständig zerquetscht werden kann.
Wenn die Crashbox ferner als ein Element mit geschlossenem Querschnitt ausgebildet ist, das sich in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt, besteht die Möglichkeit, dass bei einer Fahrzeugkollision progressiv gebrochene faserverstärkte Harze, d. h. sogenannte Harzfragmente, in der Crashbox angesammelt werden; und obgleich die Crashbox selbst immer noch eine Kapazität in Bezug auf die Leistung hat, behindern progressiv gebrochene faserverstärkte Harze die progressive Bruchleistung der Crashbox.
Genauer gesagt, gibt es immer noch Raum für Verbesserungen in Bezug auf die Struktur, um eine stabile EA-Leistung in einer Crashbox sicherzustellen, die so ausgelegt ist, dass sie Aufprallenergie durch progressiven Bruch absorbiert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, beispielsweise eine stoßabsorbierende Elementstruktur eines Fahrzeugs bereitzustellen, wobei die stoßabsorbierende Elementstruktur eine stabile EA-Leistung bei einer Fahrzeugkollision sicherstellen kann.
Lösung des Problems
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine stoßabsorbierende Elementstruktur eines Fahrzeugs, wobei die stoßabsorbierende Elementstruktur aufweist: ein Paar linker und rechter stoßabsorbierender Elemente, die an einem in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie kopfendseitigen Teil des Fahrzeugs angeordnet sind und aus einem faserverstärkten Harz gebildet sind, wobei das Paar von linken und rechten stoßabsorbierenden Elementen jeweils eine Vielzahl von verstärkten Fasern umfasst, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstrecken; und eine Stoßfängerverstärkung, die an Kopfendabschnitten des Paars von stoßabsorbierenden Elementen befestigt ist und sich in einer Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, wobei jedes der stoßabsorbierenden Elemente als ein Element mit offenem Querschnitt ausgebildet ist, das einen Kopfendwandabschnitt aufweist, der an einem Kopfendabschnitt des stoßabsorbierenden Elements ausgebildet ist, wobei die Stoßfängerverstärkung an dem Kopfendwandabschnitt angebracht ist.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Paar von linken und rechten stoßabsorbierenden Elementen, die aus dem faserverstärkten Harz hergestellt sind und jeweils die Vielzahl von verstärkten Fasern umfassen, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstrecken. Daher kann bei einer Fahrzeugkollision Aufprallenergie durch Anwenden eines fortschreitenden Bruchs der stoßabsorbierenden Elemente absorbiert werden.
Jedes der stoßabsorbierenden Elemente ist als das Element mit offenem Querschnitt ausgebildet, das den Kopfendwandabschnitt aufweist, der an dem Kopfendabschnitt des stoßabsorbierenden Elements ausgebildet ist, wobei die Stoßfängerverstärkung an dem Kopfendwandabschnitt angebracht ist. Daher werden die fortschreitend gebrochenen faserverstärkten Harze bei einer Fahrzeugkollision nicht in dem stoßabsorbierenden Element gesammelt und können zu einer Außenseite des stoßabsorbierenden Elements abgeführt werden. Somit kann das stoßabsorbierende Element vollständig zerquetscht werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgelegt, dass in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung jedes der stoßabsorbierenden Elemente eine Vielzahl von ersten verstärkten Fasern umfasst, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung einer Fahrzeugkarosserie erstrecken und die meisten der verstärkten Fasern bilden, die in dem stoßabsorbierenden Element enthalten sind, und eine Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in einer Richtung erstrecken, die die Richtung schneidet, in der sich die ersten verstärkten Fasern erstrecken; und in einer vertikalen Schnittansicht senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärts-Richtung mehrere gekrümmte Abschnitte an jedem der stoßabsorbierenden Elemente ausgebildet sind.
Wenn gemäß dieser Auslegung Teile, die den ersten verstärkten Fasern entsprechen, einen Delaminierungsbruch verursachen, bilden die zweiten verstärkten Fasern eine Faserbrücke zwischen den ersten verstärkten Fasern, so dass die beim Abschneiden der zweiten verstärkten Fasern durch eine Zugbelastung erzeugte Schneidenergie zur Aufprallenergieabsorption verwendet werden kann.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgelegt, dass in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vielzahl von gekrümmten Abschnitten so ausgebildet ist, dass sie eine Vielzahl von Teilkreisbogenformen aufweist. Gemäß dieser Auslegung kann die Zuglast gleichmäßig auf die zweiten verstärkten Fasern einwirken. Somit kann die Aufprallenergie weiter absorbiert werden.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgelegt, dass in jedem der ersten bis dritten Aspekte der vorliegenden Erfindung jedes der stoßabsorbierenden Elemente so ausgebildet ist, dass eine Breite derselben von oben nach unten zu dem Kopfendabschnitt hin abnimmt.
Gemäß dieser Auslegung kann bei einer Fahrzeugkollision eine Einleitlast pro Einheitsfläche eines Kopfendteils des stoßabsorbierenden Elements größer als eine Einleitlast pro Einheitsfläche eines Basisendseitenteils des stoßabsorbierenden Elements ausgebildet werden, und ein Anfangspunkt des progressiven Bruchs kann sicher an dem Kopfendteil gebildet werden.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart ausgelegt, dass in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern an beiden Enden in Dickenrichtung jedes Paars von stoßabsorbierenden Elementen angeordnet ist.
Gemäß dieser Auslegung kann bei einer Fahrzeugkollision ein Säulenabschnitt mit einer großen Breite stabil ausgebildet werden, indem die Dicke eines an dem faserverstärkten Harz ausgebildeten Wedelabschnitts reduziert wird, und dies kann die EA-Leistung erhöhen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der stoßabsorbierenden Elementstruktur des Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung kann der progressive Bruch des stoßabsorbierenden Elements von dem Kopfendteil zu dem Basisendseitenteil bei einer Fahrzeugkollision fortschreiten, und dies kann eine stabile EA-Leistung sicherstellen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines hinteren Abschnitts der Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs, das eine stoßabsorbierende Elementstruktur nach der Ausführungsform 1 aufweist.
2 ist eine Draufsicht auf einen Fahrzeugkarosserie-Hinterabschnitt.
3 ist eine Seitenansicht auf den linken Fahrzeugkarosserie-Hinterabschnitt.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Umgebung des hinteren, endseitigen Teils seiner Crashbox.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Umgebung eines vorderen, endseitigen Teils der Crashbox.
6 ist eine Seitenansicht der Crashbox.
7 ist eine perspektivische Ansicht bei Betrachtung der Crashbox schräg von vorn.
8 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII aus 6.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils aus 8.
10 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie X-X aus 2.
11 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie XI-XI aus 3.
12 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie XII-XII aus 3.
13A, 13B, 13C und 13D sind Diagramme, die eine äußere Halterung zeigen, und sind eine Vorderansicht, eine Hinteransicht, eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht.
14A, 14B, 14C und 14D sind Diagramme, die eine innere Halterung zeigen und eine Vorderansicht, eine Hinteransicht, eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht sind.
15 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Crashbox, die äußere Halterung, die innere Halterung und Bolzenbefestigungselemente zeigt.
16 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugkarosserie-Hinterabschnitts mit der stoßabsorbierenden Elementstruktur gemäß der Ausführungsform 2.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die die Umgebung des hinteren, endseitigen Teils der Crashbox zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher anhand der Zeichnungen erläutert.
Im Folgenden wird ein Beispiel erläutert, bei dem die vorliegende Erfindung an einer Stoßabsorptionsstruktur an einem Fahrzeugkarosserie-Hinterabschnitt eines Fahrzeugs angewendet wird. Die vorliegende Erfindung, ein Produkt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, und Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die nachfolgende Erläuterung beschränkt.
In den Zeichnungen zeigen die Pfeile F, L und U eine Vorderseite, eine linke Seite bzw. eine obere Seite.
Ausführungsform 1
Nachfolgend wird die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung anhand von 1 bis 15 erläutert.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst ein Fahrzeug V ein Paar von linken und rechten hinteren Seitenrahmen 1; eine Bodenplatte 2, die so vorgesehen ist, dass sie sich zwischen dem Paar von hinteren Seitenrahmen 1 erstreckt; eine Stoßfängerverstärkung 3, die sich in einer Richtung nach links/nach rechts erstreckt und ein rückseitiges, äußeres Umfangsteil aufweist, das mit einer Stoßfängerverkleidung (nicht gezeigt) bedeckt ist; ein Paar von linken und rechten Crashboxen 10 (stoßabsorbierende Elemente), die jeweils zwischen dem entsprechenden hinteren Seitenrahmen 1 und der Stoßfängerverstärkung 3 vorgesehen sind; ein Paar von linken und rechten äußeren Halterungen 20 und ein Paar von linken und rechten inneren Halterungen 30 zum Befestigen des Paares von Crashboxen 10 an dem Paar von hinteren Seitenrahmen 1, und dergleichen.
Da das obige Paar von linken und rechten Elementen bezüglich der Struktur lateral symmetrisch ist, wird im Folgenden hauptsächlich das linke Element erläutert.
Der hintere Seitenrahmen 1 ist als eine einstückige Komponente durch Extrusionsformen aus Aluminiumlegierungsmaterial geformt. Der hintere Seitenrahmen 1 trägt die Bodenplatte 2 und dergleichen und bildet einen geschlossenen Querschnitt, der sich im Wesentlichen horizontal und linear in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstreckt.
Der hintere Seitenrahmen 1 ist so ausgebildet, dass er einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist und umfasst: einen äußeren Wandabschnitt 1a senkrecht zu einer Links-/Rechts-Richtung; einen inneren Wandabschnitt 1b, der an einer Position auf einer rechten Seite des äußeren Wandabschnitts 1a und parallel zu dem äußeren Wandabschnitt 1a angeordnet ist und eine größere Breite von oben nach unten als der äußere Wandabschnitt 1a aufweist; einen oberen Wandabschnitt 1c, der obere Endabschnitte der äußeren und inneren Wandabschnitte 1a und 1b koppelt; und einen unteren Wandabschnitt 1d, der untere Endabschnitte der äußeren und inneren Wandabschnitte 1a und 1b koppelt
Der obere Wandabschnitt 1c ist in einer solchen geneigten Form ausgebildet, dass ein linker Teil davon in einer unteren Position angeordnet ist. Der untere Wandabschnitt 1d ist in einer solchen geneigten Form ausgebildet, dass ein linker Teil davon an einer oberen Position angeordnet ist.
Wie in den 1 bis 3, 5, 10 und 15 gezeigt ist, ist ein Paar oberer und unterer Bolzenbefestigungselemente 40 an jeweiligen hinteren Endseitenteilen (kopfendseitigen Teilen) der oberen und unteren Wandabschnitte 1c und 1d vorgesehen.
Da das Paar oberer und unterer Bolzenbefestigungselemente 40 bezüglich einer Struktur um eine horizontale Ebene symmetrisch ist, wird im Folgenden hauptsächlich das obere Bolzenbefestigungselement 40 erläutert.
Das Bolzenbefestigungselement 40 umfasst: einen Hauptkörperabschnitt 41; zwei Bolzenabschnitte 42, die an einem hinteren Endseitenteil des Hauptkörperabschnitts 41 befestigt sind und sich von einem hinteren Endabschnitt des Hauptkörperabschnitts 41 nach hinten erstrecken, und dergleichen.
Der Hauptkörperabschnitt 41 ist integral aus Aluminiumlegierungsmaterial gebildet, so dass zwei röhrenförmige Körper benachbart zueinander angeordnet sind, so dass sie voneinander um einen vorbestimmten Zwischenraum beabstandet sind. Ein Bodenabschnitt des Hauptkörperabschnitts 41 ist mit dem hinteren Endseitenteil des oberen Wandabschnitts 1c durch Schweißen verbunden.
Wie in 10 gezeigt ist, ist ein hinterer Endabschnitt des Hauptkörperabschnitts 41 so angeordnet, dass er hinter einem hinteren Endabschnitt des oberen Wandabschnitts 1c vorsteht. Ein Vorderwandabschnitt 41a (Basisendseitenwandabschnitt) ist an einem vorderen Endabschnitt des Hauptkörperabschnitts 41 ausgebildet. Der Vorderwandabschnitt 41a ist in einer solchen geneigten Form ausgelegt, dass ein vorderer Teil davon näher an dem oberen Wandabschnitt 1c angeordnet ist. Daher ist eine Länge von vorne nach hinten eines Deckenteils des Hauptkörperabschnitts 41 kürzer als eine Länge von vorne nach hinten eines Bodenteils des Hauptkörperabschnitts 41, und eine Länge von vorne nach hinten des Bodenteils, der an einer Rückseite des hinteren Endabschnitts des oberen Wandabschnitts 1c angeordnet ist, ist kürzer als eine Länge des Bodenteils von vorn nach hinten, der an einer Vorderseite des hinteren Endabschnitts des oberen Wandabschnitts 1c angeordnet ist.
Schraubenabschnitte, mit denen Muttern 43 in Gewindeeingriff gebracht werden können, sind an jeweiligen äußeren Umfangsteilen der zwei Bolzenabschnitte 42 ausgebildet. Die zwei Bolzenabschnitte 42 sind im Wesentlichen parallel zueinander und benachbart zueinander entlang einer Neigungsrichtung des oberen Wandabschnitts 1c vorgesehen.
Vorderendseitige Teile der Bolzenabschnitte 42 sind fest an einer Innenseite des Hauptkörperabschnitts 41 derart befestigt, dass vordere Endabschnitte der Bolzenabschnitte 42 an Positionen angeordnet sind, die dem hinteren Endabschnitt des oberen Wandabschnitts 1c entsprechen.
Dadurch wird, während die Stützfestigkeit der Bolzenabschnitte 42 und die Verbindungsfestigkeit des Hauptkörperteils 41 gesichert sind, das Bolzenbefestigungselement 40 in Größe und Gewicht reduziert.
Da das untere Bolzenbefestigungselement 40 zu dem oberen Bolzenbefestigungselement 40 um eine horizontale Ebene bezüglich des Aufbaus symmetrisch ist, entfällt eine detaillierte Erläuterung des unteren Bolzenbefestigungselements 40.
Als nächstes werden die Bodenplatte 2 und die Stoßfängerverstärkung 3 erläutert.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Rücksitz (nicht gezeigt) an einem vorderen endseitigen Teil der Bodenplatte 2 angebracht, und eine Ersatzreifenschale 2a, in der ein Ersatzreifen (nicht gezeigt) gelagert werden kann, ist an einem hinterendseitigen Teil der Bodenplatte 2 ausgebildet. Sowohl der linke als auch der rechte Endteil der Bodenplatte 2 sind mit den jeweiligen inneren Wandabschnitten 1b des Paars von hinteren Seitenrahmen 1 durch Schweißen verbunden. Die Ersatzreifenschale 2a ist so ausgebildet, dass sie an einem Abschnitt der Bodenplatte 2 nach unten konkav ist, wobei der Abschnitt einem Kofferraum entspricht.
Wie in den 1 bis 5 gezeigt ist, ist die Stoßfängerverstärkung 3 durch Extrusionsformen aus Aluminiumlegierungsmaterial als integrale Komponente geformt.
Die Stoßfängerverstärkung 3 bildet einen geschlossenen Querschnitt, der sich im Wesentlichen horizontal nach links/rechts erstreckt und in einer derart sanft gekrümmten Form ausgebildet ist, dass ein mittlerer Teil der Stoßfängerverstärkung 3 in Draufsicht zur Rückseite vorsteht.
Wie in 12 gezeigt ist, ist ein Paar oberer und unterer Bolzenlöcher 3a sowohl an den linken als auch den rechten Endseitenteilen eines Vorderwandabschnitts der Stoßfängerverstärkung 3 und an einem Paar oberer und unterer Arbeitslöcher 3b zur Befestigung an jedem der beiden linken und rechten endseitigen Teile eines hinteren Wandabschnitts der Stoßfängerverstärkung 3 ausgebildet.
Als nächstes wird die Crashbox 10 erläutert.
Die Crashbox 10 ist einstückig als ein Element mit offenem Querschnitt durch Formen (zum Beispiel RTM) eines Kohlenstofffaserharz- (CFRP-) Formkörpers ausgebildet, der Kohlenstofffasern umfasst, die lange Fasern sind, und zwar als ein Verstärkungselement, wobei das im Querschnitt offene Element an einem rechten Teil (in Fahrzeugbreitenrichtung inneres Teil) offen ist.
Das RTM ist ein Formverfahren, bei dem eine Vorform aus Kohlenstofffasern in einen Hohlraum eines Formwerkzeuges eingesetzt wird, das in obere und untere Teile zerlegbar ist, und bei dem geschmolzenes synthetisches Harz in den Hohlraum eingespritzt wird.
Wie in den 6 bis 8 und 15 gezeigt ist, umfasst die Crashbox 10 einen Seitenwandabschnitt 11, der sich in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstreckt; einen Kopfendwandabschnitt 12, der sich von einem hinteren Endabschnitt des Seitenwandabschnitts 11 zu der rechten Seite erstreckt; einen Flanschabschnitt 13, der sich von einem vorderen Endabschnitt des Seitenwandabschnitts 11 zu der rechten Seite erstreckt; und dergleichen.
Der Seitenwandabschnitt 11 ist in einer im Wesentlichen teilkegelförmigen Form konfiguriert und so ausgebildet, dass er zur rechten Seite offen ist, so dass in einem vertikalen Abschnitt senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärts-Richtung ein Mittelstufenabschnitt des Seitenwandabschnitts 11 zur linken Seite hin zunimmt. Damit können die fortschreitend gebrochenen Kohlenstofffaserharze bei einer Fahrzeugkollision an eine Außenseite der Crashbox 10 abgeführt werden. Somit kann die Crashbox 10 vollständig zerquetscht werden.
Wie in 6 bis 8 gezeigt ist, umfasst der Seitenwandabschnitt 11 einen oberen gekrümmten Abschnitt 11a mit einer im Wesentlichen teilkonischen Form; zwei mittlere gekrümmte Abschnitte 11b, die an jeweiligen oberen und unteren Seiten angeordnet sind und jeweils eine im Wesentlichen teilweise zylindrische Form aufweisen; und einen unteren gekrümmten Abschnitt 11c mit einer im Wesentlichen teilkonischen Form.
Jeder aus oberen gekrümmten Abschnitt 11a und unteren gekrümmten Abschnitt 11c ist so ausgebildet, dass er einen vertikalen Teilkreisbogenquerschnitt senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärts-Richtung aufweist, und ein Durchmesser des vertikalen Teilkreisbogenquerschnitts nimmt zur Rückseite hin ab.
Jeder der oberen und unteren mittleren gekrümmten Abschnitte 11b ist so ausgebildet, dass er einen vertikalen Teilkreisbogenquerschnitt senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärts-Richtung aufweist, und ein Durchmesser des vertikalen Teilkreisbogenquerschnitts ist in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung im Wesentlichen konstant.
Daher ist der Seitenwandabschnitt 11 derart ausgebildet, dass eine von oben nach unten gesehene Breite davon in einer Seitenansicht zur Vorderseite hin zunimmt.
Wie in 8 gezeigt ist, ist ein unterer Endabschnitt des oberen gekrümmten Abschnitts 11a durchgehend mit einem oberen Endabschnitt des oberen gekrümmten Zwischenabschnitts 11b in einer gekrümmten Weise verbunden, ohne einen Eckabschnitt zu bilden, und ein oberer Endabschnitt des unteren gekrümmten Abschnitts 11c ist mit einem unteren Endabschnitt des unteren gekrümmten Zwischenabschnitts 11b in einer gekrümmten Weise durchgehend verbunden, ohne dabei einen Eckabschnitt zu bilden.
Da ein unterer Endabschnitt des oberen gekrümmten Abschnitts 11a und ein oberer Endabschnitt des unteren gekrümmten Zwischenabschnitts 11b miteinander in einer gekrümmten Weise durchgehend verbunden sind, ist ein konkaver Abschnitt, der auf der rechten Seite konkav ist und sich in der Vorwärts-/Rückwärts-Richtung erstreckt, in einem Mittelstufenabschnitt des Seitenwandabschnitts 11 ausgebildet.
Es wird nun das Kohlenstofffaserharz, das die Crashbox 10 bildet, erläutert. Wie in 9 gezeigt ist, besteht jede der ersten Kohlenstofffasern 51, die den meisten im Kohlenstofffaserharz enthaltenen Kohlenstoffasern entsprechen, aus einem Faserbündel (Werg), das durch Bündeln einer vorbestimmten Anzahl (z. B. 12k) einzelner Fasern (Filamente) erhalten wird, die sich kontinuierlich und gleichmäßig von einem vorderen Ende bis zu einem hinteren Ende des Kohlenstofffaserharz-Formkörpers erstrecken. Jede der zweiten Kohlenstofffasern 52, die einigen der Kohlenstofffasern entsprechen, die in dem Kohlenstofffaserharz enthalten sind, ist durch ein Faserbündel gebildet, das durch Bündeln einer vorbestimmten Anzahl von Einzelfasern erhalten wird, die sich kontinuierlich und gleichförmig von einem oberen Ende zu unterem Ende des Kohlenstofffaserharz-Formkörpers erstrecken. Ein Durchmesser der einzelnen Faser der Kohlenstofffasern beträgt beispielsweise 7 bis 10 µm. Als Basismaterial 53 des Kohlenstofffaserharz-Formkörpers wird wärmehärtbares Epoxidharz verwendet.
Wie in 9 gezeigt ist, ist eine Schicht der ersten Kohlenstofffasern 51 an einem in Dickenrichtung linken Ende des Seitenwandabschnitts 11 angeordnet, und eine Schicht der ersten Kohlenstofffasern 51 ist an dem in Dickenrichtung rechten Ende des Seitenwandabschnitts 11 angeordnet. Ferner sind zwei Schichten der zweiten Kohlenstofffasern 52 senkrecht zu den ersten Kohlenstofffasern 51 an einer Innenseite jeder der obigen Schichten der ersten Kohlenstofffasern 51 angeordnet. Dann sind mehrere Schichten der ersten Kohlenstofffasern 51 zwischen den linken und den rechten zweiten Kohlenstofffasern 52 angeordnet. Damit können bei einer Fahrzeugkollision Teile, die den ersten Kohlenstofffasern 51 entsprechen, die an beiden jeweiligen Endabschnitten in Dickenrichtung angeordnet sind, eine Funktion eines Wedelabschnitts übernehmen, und ein den ersten Kohlenstofffasern 51 entsprechender Teil, die in einem Zwischenabschnitt in Dickenrichtung angeordnet sind, kann eine Funktion eines Säulenabschnitts übernehmen.
Wenn daher eine Kompressionslast auf den Seitenwandabschnitt 11 in der Vorwärts-/Rückwärts-Richtung wirkt, verursachen die Teile der ersten Kohlenstofffasern 51, die dem Wedelabschnitt entsprechen, einen Delaminierungsbruch vor dem Teil der ersten Kohlenstoffasern 51, der dem Säulenabschnitt entspricht. Dann verursacht der Teil der ersten Kohlenstofffasern 51, der dem Säulenabschnitt entspricht, einen Kompressionsbruch. Diese Delaminierungsbrüche und Kompressionsbrüche schreiten fortschreitend von dem hinteren Endabschnitt (Kompressionslasteinleit-Endabschnitt) fort. Somit wird der progressive Bruch verursacht.
Dadurch wird der Säulenabschnitt mit einer großen Links-Rechts-Breite stabil ausgebildet, und somit wird eine große EA-Menge sichergestellt.
Wenn die Teile der ersten Kohlenstofffasern 51, die dem Wedelabschnitt entsprechen, den Delaminierungsbruch verursachen, bilden außerdem die zweiten Kohlenstofffasern 52 eine Faserbrücke zwischen der Vielzahl der ersten Kohlenstofffasern 51, so dass die Schneidenergie der zweiten Kohlenstofffasern 52 durch eine Zugbelastung zur Energieabsorption genutzt wird.
Wie in 15 gezeigt ist, ist der Kopfendwandabschnitt 12 von einem oberen Endabschnitt zu einem unteren Endabschnitt des hinteren Endabschnitts des Seitenwandabschnitts 11 ausgebildet, um einen im Wesentlichen gesamten Bereich in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung zu schließen.
Damit wird die Kompressionslast, die durch die Stoßfängerverstärkung 3 eingeleitet wird, gleichmäßig verteilt und durch den Kopfendwandabschnitt 12 auf einen gesamten Bereich des hinteren Endabschnitts des Seitenwandabschnitts 11 übertragen.
Wie in 12 gezeigt ist, erstreckt sich der Kopfendwandabschnitt 12 von dem hinteren Endabschnitt des Seitenwandabschnitts 11 entlang des Vorderwandabschnitts der Stoßfängerverstärkung 3. Ein Schnittwinkel θ zwischen dem Seitenwandabschnitt 11 und dem Kopfendwandabschnitt 12 ist auf einen stumpfen Winkel festgelegt, insbesondere auf einen Bereich von 90° bis 120°. Der Schnittwinkel θ wird vorzugsweise auf einen Bereich von 95° bis 115° festgelegt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Schnittwinkel θ auf etwa 100° festgelegt. Wenn eine Kompressionslast von der Stoßfängerverstärkung 3 auf den Kopfendwandabschnitt 12 in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung eingeleitet wird, wirkt somit intensiv eine Last, die in eine Abgrenzung (Eckabschnitt) zwischen dem Seitenwandabschnitt 11 und dem Kopfendwandabschnitt 12 eingeleitet wird, und somit wird ein Bruchausgangspunkt erzeugt.
In dem Kopfendwandabschnitt 12 erstrecken sich die ersten Kohlenstofffasern 51 von dem Seitenwandabschnitt 11 zu einem rechten Endabschnitt des Kopfendwandabschnitts 12. Daher sind die ersten Kohlenstofffasern 51 so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen gleichmäßig in der Richtung nach links/rechts erstrecken.
Wie in 4, 12 und 15 gezeigt ist, ist ein Paar oberer und unterer Befestigungsabschnitte 12a (Öffnungsabschnitte) zum Befestigen der Stoßfängerverstärkung 3 an dem Kopfendwandabschnitt 12 ausgebildet.
Daher wird ein Faserschneideteil, in dem die ersten Kohlenstofffasern 51 geschnitten werden, um das Paar von oberen und unteren Befestigungsabschnitten 12a gebildet, und die Unterstützungskraft der Stoßfängerverstärkung 3 nimmt ab.
Aus diesem Grund sind Mutternelemente 14, die mit Schrauben 15 in Gewindeeingriff gebracht werden können, innen in die jeweiligen Befestigungsabschnitte 12a eingepasst.
Dadurch wird ein Paar Bolzen 15, die durch das Paar oberer und unterer Bolzenlöcher 3a der Stoßfängerverstärkung 3 eingesetzt sind, an den Mutternelementen 14 befestigt, die innen in den Kopfendwandabschnitt 12 eingepasst sind. Somit wird die Stoßfängerverstärkung 3 an den hinteren Endabschnitt der Crashbox 10 befestigt.
Wie in 7, 10, 11 und 15 gezeigt ist, ist der Flanschabschnitt 13 von einem oberen Endabschnitt zu einem unteren Endabschnitt des vorderen Endabschnitts des Seitenwandabschnitts 11 ausgebildet. Der Flanschabschnitt 13 erstreckt sich von dem vorderen Endabschnitt des Seitenwandabschnitts 11 zur rechten Seite (d. h. zu einer Mittelachse der Crashbox 10), um im Wesentlichen senkrecht zu dem Seitenwandabschnitt 11 zu verlaufen. In dem Flanschabschnitt 13 erstrecken sich die ersten Kohlenstofffasern 51 von dem Seitenwandabschnitt 11 zu einem inneren Endabschnitt des Flanschabschnitts 13. Daher ist jede der ersten Kohlenstofffasern 51 so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen gleichmäßig in einer radialen Richtung zur Mittelachse der Crashbox 10 hin erstreckt.
Als nächstes werden eine äußere Halterung 20 und eine innere Halterung 30 erläutert.
Wie in 5, 10, 11 und 15 gezeigt ist, umschließen die äußere Halterung 20 und die innere Halterung 30 sandwichartig einen vorderendseitigen Teil der Crashbox 10 (d. h. einen Teil eines vorderendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 11 und des Flanschabschnitts 13) in einer Dickenrichtung der Crashbox 10 und fixieren die Crashbox 10 an den Bolzenbefestigungselementen 40, die von dem hinteren Seitenrahmen 1 getragen werden.
Damit kann die Crashbox 10 an dem hinteren Seitenrahmen 1 angebracht werden, ohne den Faserschnittteil an dem vorderendseitigen Teil der Crashbox 10 zu bilden.
Wie in 13A bis 13D gezeigt ist, ist die äußere Halterung 20 einstückig aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gebildet und umfasst einen Hauptkörperabschnitt 21 mit einer im wesentlichen halbkreisförmigen Form in Vorderansicht; einen geneigten Abschnitt 22 (äußerer geneigter Abschnitt); einen Befestigungsabschnitt 23; und dergleichen. Wie in 10 und 11 gezeigt ist, ist der Hauptkörperabschnitt 21 so ausgebildet, dass er einen im Wesentlichen L-förmigen vertikalen Querschnitt aufweist. Wenn die äußere Halterung 20 und die innere Halterung 30 die Crashbox 10 sandwichartig umschließen, wird der Hauptkörperabschnitt 21 in Oberflächenkontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des vorderendseitigen Teils der Crashbox 10 gebracht.
Der geneigte Abschnitt 22 wird von einem rechten Endabschnitt des Hauptkörperabschnitts 21 in einer solchen geneigten Form gebildet, dass ein rechter Teil des geneigten Abschnitts 22 an der Vorderseite angeordnet ist. Der geneigte Abschnitt 22 ist versehen mit einem Paar von oberen und unteren Nabenabschnitten 22a, die nach hinten vorstehen; und einem Paar oberer und unterer Befestigungslöcher 22b, die an den jeweiligen Nabenabschnitten 22a ausgebildet sind. Gewindenuten, mit denen Bolzen 33 in Gewindeeingriff gebracht werden können, sind an den jeweiligen Befestigungslöchern 22b ausgebildet.
Der Befestigungsabschnitt 23 ist an einer radial äußeren Seite des Hauptkörperabschnitts 21 vorgesehen. Der Befestigungsabschnitt 23 umfasst ein Paar von linken und rechten Bolzenlöchern 23a, die an jeder der oberen und unteren Positionen des Hauptkörperabschnitts 21 vorgesehen sind.
Diese Bolzenlöcher 23a sind an solchen Positionen ausgebildet, dass beim Befestigen der Crashbox 10 an dem hinteren Seitenrahmen 1 die Bolzenabschnitte 42 der Bolzenbefestigungselemente 40 durch die jeweiligen Bolzenlöcher 23a eingeführt werden können.
Wie in 14A bis 14D gezeigt ist, ist die innere Halterung 30 einstückig aus einem Aluminiumlegierungsmaterial gebildet und umfasst einen Hauptkörperabschnitt 31 mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Form in einer Vorderansicht; einen geneigten Abschnitt 32 (innerer geneigter Abschnitt); und dergleichen. Wie in 10 und 11 gezeigt ist, ist der Hauptkörperabschnitt 31 so ausgebildet, dass er einen im Wesentlichen L-förmigen vertikalen Querschnitt aufweist. Wenn die äußere Halterung 20 und die innere Halterung 30 die Crashbox 10 sandwichartig umschließen, wird der Hauptkörperabschnitt 31 in Flächenkontakt mit einer inneren Umfangsfläche des vorderendseitigen Teils der Crashbox 10 gebracht.
Der geneigte Abschnitt 32 ist von einem rechten Endabschnitt des Hauptkörperabschnitts 31 in einer solchen geneigten Form gebildet, dass ein rechter Teil des geneigten Abschnitts 32 an der Vorderseite angeordnet ist. Der geneigte Abschnitt 32 ist versehen mit einem Paar von oberen und unteren Nabenabschnitten 32a, die nach vorne vorstehen; und einem Paar oberer und unterer Schraubenlöcher 32b, die an den jeweiligen Nabenabschnitten 32a ausgebildet sind.
Wenn die äußere Halterung 20 und die innere Halterung 30 die Crashbox 10 sandwichartig umschließen, werden die durch die jeweiligen Bolzenlöcher 32b hindurch gesteckten Bolzen 33 an den jeweiligen Befestigungslöchern 22b befestigt. Damit sind der geneigte Abschnitt 22 und der geneigte Abschnitt 32 einander überlagert, und der Hauptkörperabschnitt 21 und der Hauptkörperabschnitt 31 sind durch Presspassung an einen Teil des vorderendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 11 und des Flanschabschnitts 13 befestigt. Somit sind die Crashbox 10, die äußere Halterung 20 und die innere Halterung 30 als eine Einheit integriert.
Ein Montagevorgang der Crashbox 10 wird basierend auf 15 erläutert. Als Vorbereitungsschritt werden die Bolzenbefestigungselemente 40 mit den jeweiligen oberen und unteren Wandabschnitten 1c und 1d des hinteren Seitenrahmens 1 an einer Fahrzeugkarosserie verbunden.
Die äußere Halterung 20 wird einer äußeren Umfangsseite des vorderendseitigen Teils der Crashbox 10 überlagert, und die innere Halterung 30 wird einer inneren Umfangsseite des vorderendseitigen Teils der Crashbox 10 überlagert. Dann werden Bolzen 33 durch die jeweiligen Bolzenlöcher 32b eingeführt und an den jeweiligen Befestigungslöchern 22b befestigt. Somit ist die Crashbox 10 mit den Halterungen 20 und 30 integriert, um eine Crashbox-Einheit zu bilden.
Als nächstes wird die Crashbox-Einheit an dem hinteren Seitenrahmen 1 angebracht.
Da zu diesem Zeitpunkt die Bodenabschnitte der Hauptkörperabschnitte 41 der Bolzenbefestigungselemente 40 über den hinteren Endabschnitt des hinteren Seitenrahmens 1 hinaus nach hinten vorstehen, ist ein äußerer Umfangsabschnitt des Hauptkörperabschnitts 21 der äußeren Halterung 20 nach vorne geführt, entlang der Bodenabschnitte der Hauptkörperabschnitte 41, und die Bolzenabschnitte 42 werden durch die jeweiligen Bolzenlöcher 23a eingeführt.
Durch Befestigen der Muttern 43 an den jeweiligen Bolzenabschnitten 42, die durch die jeweiligen Bolzenlöcher 23a eingeführt sind, ist die Crashbox-Einheit mit dem hinteren Seitenrahmen 1 gekoppelt und daran befestigt.
Die Stoßfängerverstärkung 3 kann mit der Crashbox 10 verbunden werden, bevor die Crashbox-Einheit an dem hinteren Seitenrahmen 1 montiert und befestigt wird, oder die Stoßfängerverstärkung 3 kann mit der Crashbox 10 gekoppelt werden, nachdem die Crashbox-Einheit an dem hinteren Seitenrahmen 1 montiert und befestigt wurde.
Als nächstes werden Wirkungen und Effekte der stoßabsorbierenden Elementstruktur des Fahrzeugs V der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
Die stoßabsorbierende Elementstruktur umfasst das Paar von linken und rechten Crashboxen 10, die aus CFRP hergestellt sind und jeweils die Vielzahl von ersten Kohlenstofffasern 51 umfassen, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in der Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstrecken. Daher kann bei einer Fahrzeugkollision die Aufprallenergie unter Anwendung des progressiven Bruchs der Crashbox 10 absorbiert werden.
Die Crashbox 10 ist als ein Element mit offenem Querschnitt ausgebildet, das den Kopfendwandabschnitt 12 aufweist, der an dem Kopfendabschnitt der Crashbox 10 ausgebildet ist, wobei die Stoßfängerverstärkung 3 an dem Kopfendwandabschnitt 12 angebracht ist. Daher werden bei einer Fahrzeugkollision die fortschreitend gebrochenen faserverstärkten Harze (CFRP) nicht in der Crashbox 10 gesammelt und können nach außen aus der Crashbox 10 abgelassen werden. Somit kann die Crashbox 10 vollständig zerquetscht werden.
Die Crashbox 10 umfasst die Vielzahl von ersten Kohlenstofffasern 51, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in der Vorwärts-/Rückwärts-Richtung erstrecken und die meisten der in der Crashbox 10 enthaltenen verstärkten Fasern bilden; und die Vielzahl von zweiten Kohlenstofffasern 52, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in der Richtung erstrecken, die sich mit der Richtung schneidet, in der sich die ersten Kohlenstofffasern 51 erstrecken. In einer vertikalen Querschnittansicht senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärts-Richtung ist die Vielzahl von gekrümmten Abschnitten an der Crashbox 10 ausgebildet. Wenn die den ersten Kohlenstoffasern 51 entsprechenden Teile den Delaminierungsbruch verursachen, bilden die zweiten Kohlenstofffasern 52 eine Faserbrücke zwischen den ersten Kohlenstofffasern 51, so dass die Schneidenergie, die erzeugt wird, wenn die zweiten Kohlenstofffasern 52 durch die Zuglast geschnitten werden, für die Aufprallenergieabsorption verwendet werden kann.
Da die Vielzahl von gekrümmten Abschnitten so ausgebildet ist, dass sie eine Vielzahl von Teilkreisbogenformen aufweisen, kann die Zuglast gleichmäßig auf die zweiten Kohlenstofffasern 52 wirken, und die Aufprallenergie kann weiter absorbiert werden.
Die Crashbox 10 (Seitenwandabschnitt 11) ist so ausgebildet, dass ihre Breite von oben nach unten zur Rückseite hin abnimmt. Daher kann bei einer Fahrzeugkollision eine Einleitlast pro Flächeneinheit eines hinterendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 11 größer als eine Einleitlast pro Flächeneinheit eines vorderendseitigen Teils des Seitenwandabschnitts 11 vorgesehen werden, und der Ausgangspunkt des progressiven Bruchs kann sicher am hinterendseitigen Teil gebildet werden.
Die Vielzahl von zweiten Kohlenstofffasern 52 ist an jedem der Enden in der Nähe der Enden in der Dickenrichtung jeder Crashbox 10 angeordnet. Daher kann bei einer Fahrzeugkollision der Säulenabschnitt mit einer großen Breite stabil durch Reduzieren der Dicke des Wedelabschnitts ausgebildet werden, der an dem Seitenwandabschnitt 11 ausgebildet ist, und dies kann die EA-Leistung erhöhen.
Ausführungsform 2
Als nächstes wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der 16 und 17 erläutert. Bei der Ausführungsform 2 werden hauptsächlich Unterschiede zur Ausführungsform 1 erläutert, und eine Wiederholung der gleichen Erläuterung wie in der Ausführungsform 1 wird vermieden. 16 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugkarosserie-Hinterabschnitts des Fahrzeugs V, einschließlich der stoßabsorbierenden Elementstruktur gemäß Ausführungsform 2, und entspricht 1 der Ausführungsform 1. 17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Umgebung des hinterendseitigen Teils der Crashbox 10 der Ausführungsform 2 zeigt, und entspricht 4 der Ausführungsform 1. Es sei darauf hingewiesen, dass 4 die linke Crashbox 10 und 17 die rechte Crashbox 10 zeigt.
Wie aus einem Vergleich zwischen 1 und 16 ersichtlich ist, ist eine Öffnungsrichtung der Crashbox 10 der vorliegenden Ausführungsform entgegengesetzt zu einer Öffnungsrichtung der Crashbox 10 der Ausführungsform 1. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform die linke Crashbox 10 so ausgebildet, dass sie in einem vertikalen Schnitt senkrecht zur Vorwärts-/RückwärtsRichtung zur linken Seite offen ist, und die Crashbox 10 in einem vertikalen Schnitt senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärtsrichtung zur rechten Seite hin offen ausgebildet ist. Um genau zu sein, ist jede der Crashboxen 10 der vorliegenden Ausführungsform als ein Element mit offenem Querschnitt ausgebildet, das an einer in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite offen ist. Wie in 17 gezeigt ist, umfasst die Crashbox 10 der vorliegenden Ausführungsform den Kopfendwandabschnitt 12 an dessen Kopfendabschnitt, wie dies bei der Ausführungsform 1 der Fall ist.
Da die Öffnungsrichtung der Crashbox 10 der vorliegenden Ausführungsform derjenigen der Ausführungsform 1 entgegengesetzt ist, sind die Formen des hinteren Seitenrahmens 1, der äußeren Halterung 20, der inneren Halterung 30 und des Bolzenbefestigungselements 40 in der vorliegenden Ausführungsform entgegengesetzt zu denen in der Ausführungsform 1 in Richtung nach links/rechts.
Von einem anderen Standpunkt aus gesehen sind der hintere Seitenrahmen 1, die äußere Halterung 20, die innere Halterung 30 und das Bolzenbefestigungselement 40, die rechts in der Ausführungsform 1 angeordnet sind, auf der linken Seite in der vorliegenden Ausführungsform angeordnet, und der hintere Seitenrahmen 1, die äußere Halterung 20, die innere Halterung 30, und das Bolzenbefestigungselement 40, die in der Ausführungsform 1 links angeordnet sind, sind bei der vorliegenden Ausführungsform rechtsseitig angeordnet.
Wie oben ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Crashbox 10 als Element mit offenem Querschnitt ausgebildet, das an der in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite offen ist. Wie bei der Ausführungsform 1 werden jedoch bei einer Fahrzeugkollision die progressiv gebrochenen faserverstärkten Harze (CFRP) nicht in der Crashbox 10 gesammelt und können zu einer Außenseite der Crashbox 10 abgelassen werden. Somit kann die Crashbox 10 vollständig zerquetscht werden.
Als nächstes werden abgewandelte Beispiele, die durch teilweises Abwandeln der obigen Ausführungsformen erhalten werden, erläutert.

1) In der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel erläutert, bei dem die vorliegende Erfindung auf die hintere Crashbox angewendet ist, die an dem hinteren Seitenrahmen angebracht ist. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf eine vordere Crashbox angewendet werden, die an einem vorderen Seitenrahmen befestigt ist. Ferner ist in der vorstehenden Ausführungsform ein Beispiel erläutert, bei dem die vorliegende Erfindung auf die als teilweise rohrförmiges offenes Profilelement ausgebildete Crashbox angewendet wird, die an einer in Fahrzeugbreitenrichtung inneren Seite offen ist. Die Crashbox kann jedoch einen rechtwinkligen vertikalen Querschnitt senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärtsrichtung aufweisen, und ein sogenannter Seitenwandabschnitt kann eine Plattenform aufweisen.
2) In der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel der Crashbox unter Verwendung des Kohlenstofffaserharzes erläutert. Jedoch können zumindest verstärkte Allzweckfasern, wie Glasfasern oder Metallfasern, verwendet werden. Das Basismaterialharz kann in Abhängigkeit von der Spezifikation der Crashbox beliebig ausgewählt werden.
3) In der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel erläutert, bei dem die zweiten Kohlenstofffasern senkrecht zu den ersten Kohlenstoffasern angeordnet sind. Die zweiten Kohlenstofffasern müssen sich jedoch nur mit den ersten Kohlenstofffasern schneiden. Zum Beispiel können die zweiten Kohlenstofffasern mit einem Schnittwinkel von 45° oder 60° in Bezug auf die ersten Kohlenstofffasern verwendet werden.
4) In der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel erläutert, bei dem die Bolzenabschnitte an dem Hauptkörperabschnitt des Bolzenbefestigungselements vorgesehen sind. Jedoch kann ein Befestigungsloch mit einer Gewindenut an dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet sein, und der Befestigungsabschnitt der äußeren Halterung kann durch einen Bolzen montiert und befestigt sein.
5) Zusätzlich zu dem Vorstehenden kann ein Fachmann Ausführungsvarianten, die durch verschiedene Abwandlungen der obigen Ausführungsformen erhalten werden, verwenden oder die Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung kombinieren, wobei die vorliegende Erfindung solche abgewandelte Ausführungsformen umfasst.

Bezugszeichenliste

3: Stoßfängerverstärkung
10: Crashbox
11: Seitenwandabschnitt
11a: oberer gekrümmter Abschnitt
11b: mittlerer gekrümmter Abschnitt
11c: unterer gekrümmter Abschnitt
12: Kopfendwandabschnitt
12a: Befestigungsabschnitt
51: erste Kohlenstofffaser
52: zweite Kohlenstofffaser
V: Fahrzeug

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 2015117520 [0012]

Claims

Stoßabsorbierende Elementstruktur eines Fahrzeugs, wobei die stoßabsorbierende Elementstruktur aufweist: ein Paar linker und rechter stoßabsorbierender Elemente, die an einem in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie vorderen Endbereich des Fahrzeugs angeordnet sind und aus einem faserverstärkten Harz hergestellt sind, wobei das Paar von linken und rechten stoßabsorbierenden Elementen jeweils eine Vielzahl von verstärkten Fasern enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung erstrecken; eine Stoßfängerverstärkung, die an Kopfendabschnitten des Paars von stoßabsorbierenden Elementen befestigt ist und sich in einer Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, wobei jedes der stoßabsorbierenden Elemente als ein Element mit offenem Querschnitt ausgebildet ist, das einen Kopfendwandabschnitt umfasst, der an einem Kopfendabschnitt des stoßabsorbierenden Elements ausgebildet ist, wobei die Stoßfängerverstärkung an dem Kopfendwandabschnitt angebracht ist.
Stoßabsorbierende Elementstruktur gemäß Anspruch 1, wobei: jedes der stoßabsorbierenden Elemente aufweist: eine Vielzahl von ersten verstärkten Fasern, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstrecken und die meisten der verstärkten Fasern bilden, die in dem stoßabsorbierenden Element enthalten sind; und eine Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern, die so angeordnet sind, dass sie sich kontinuierlich in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Richtung schneidet, in der sich die ersten verstärkten Fasern erstrecken; wobei in einer vertikalen Querschnittansicht senkrecht zur Vorwärts-/Rückwärtsrichtung eine Vielzahl von gekrümmten Abschnitten an jedem der stoßabsorbierenden Elemente ausgebildet ist.
Stoßabsorbierende Elementstruktur gemäß Anspruch 2, wobei die Vielzahl von gekrümmten Abschnitten so ausgebildet ist, dass sie eine Vielzahl von Teilkreisbogenformen aufweisen.
Stoßabsorbierende Elementstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes der stoßabsorbierenden Elemente so ausgebildet ist, dass eine Breite von oben nach unten desselben in Richtung des Kopfendabschnitts abnimmt.
Stoßabsorbierende Elementstruktur gemäß Anspruch 2, wobei die Vielzahl von zweiten verstärkten Fasern an beiden in der Dickenrichtung endnahen Teilen eines jeden Paars von stoßabsorbierenden Elementen angeordnet ist.