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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Stoßfängergerät für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
Stoßfängergerät für ein Fahrzeug,
das eine verbesserte Stoßfängerverstärkung hat.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bekannte
Stoßfängergeräte, die
mit den vorderen und/oder den rückwärtigen Abschnitten
des Fahrzeuges zusammengebaut sind, haben Stoßfängerverstärkungen, die sich in der Richtung
der Fahrzeugbreite erstrecken, um eine auf die Fahrzeugkarosserie übertragene
Einschlagenergie so stark wie möglich
aufzunehmen, um Verletzungen des Fahrers aufgrund einer Fahrzeugkollision
bei dem vorderen Abschnitt oder dem rückwärtigen Abschnitt des Fahrzeuges
zu minimieren. Die mit den vorderen und/oder den rückwärtigen Abschnitten
des Fahrzeuges zusammengebauten Stoßfängergeräte haben aus einem elastischen
Werkstoff (Urethanform usw.) hergestellte Energieabsorber, die hauptsächlich zum Schutz
eines Fußgängers dienen,
Stoßfängerverstärkungen,
die die Energieabsorber stützen
und angepasst sind, ihre Gestalt zu deformieren, um eine große Aufprallenergie
zu absorbieren, und Zerstörungskästen oder
Stoßfängerstreben,
um die Stoßfängerverstärkungen
an Fahrzeugkarosserieteilen zu befestigen (z.B. an Seitenteilen).
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Die
Stoßfängerverstärkung trägt viel
dazu bei, die große
Aufprallenergie bei einer Fahrzeugkollision in dem vorderen Abschnitt
oder dem rückwärtigen Abschnitt
des Fahrzeuges aufzunehmen.
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Die
Stoßfängerverstärkung wird
durch das Extrudieren eines Aluminiumlegierungswerkstoffes anstelle
von Stahlwerkstoff hergestellt, um das Fahrzeuggewicht zum Verbessern
des Treibstoffverbrauchs leichter zu machen. Ein Beispiel solcher
bekannter Stoßfängergeräte ist in
der JP-A-7-215146 offenbart.
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Die
bekannte, aus einem extrudierten Aluminiumlegierungswerkstoff hergestellte
Stoßfängerverstärkung ist
im Querschnitt gestaltet, zwei getrennte vertikale Abschnitte aufzuweisen
und obere, mittlere und untere dazwischen bereitgestellte Rippen
gleicher Dicke. Jedes Ende der oberen, mittleren und unteren horizontalen
Rippen ist mit oberen Abschnitten, mittleren Abschnitten bzw. unteren
Abschnitten der vertikalen Abschnitte verbunden.
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Das
bekannte Stoßfängergerät, bei dem
die Stoßfängerverstärkung an
dem Seitenteil des Fahrzeuges durch Zwischenplattenteile befestigt
ist, absorbiert die Aufprallenergie bei einer Fahrzeugkollision
durch Aufwölben,
um die drei horizontalen Abschnitte (Rippen) gleich und zum selben
Zeitpunkt zu verformen.
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Wie
oben beschrieben wurde, absorbiert die Stoßfängerverstärkung mit den horizontalen
Abschnitten (Rippen) der gleichen Dicke die Aufprallenergie bei
einer Fahrzeugkollision durch Wölben,
um die drei horizontalen Abschnitte (Rippen) zum selben Zeitpunkt
zu verformen, jedoch verringert sich eine Belastungskurve relativ
zum Hub signifikant, wenn die Stoßfängerverstärkung sich zu dem Ende der Wölbbewegung
bewegt. Auf diese Weise zeigt diese Anordnung einen schlechten Wirkungsgrad
der Aufprallenergieabsorption.
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Um
den schlechten Wirkungsgrad zu verbessern, kann die Dicke jeden
Abschnitts der Stoßfängerverstärkungen
erhöht
werden, jedoch ist eine dickere Stoßfängerverstärkung nicht bevorzugt, da sie eine
Zunahme des Fahrzeuggewichtes und eine Verschlechterung des Treibstoffverbrauchs
bringt.
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Dementsprechend
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stoßfängergerät vorzuschlagen,
das bei geringem Gewicht ein hohes Stoßabsorptionsvermögen hat.
Diese Aufgabe wird mit einem Stoßfängergerät nach Anspruch 1 gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Stoßfängergerät für ein Fahrzeug
eine aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellte Stoßfängerverstärkung, die
im Querschnitt geformt ist, zwei getrennte vertikale Abschnitte
und obere, mittlere und untere horizontale Rippen dazwischen bereitgestellt
aufzuweisen. Jeweils ein Ende der oberen, mittleren und unteren
horizontalen Rippen ist mit einem oberen, einem mittleren bzw. einem
unteren Abschnitt der vertikalen Abschnitte verbunden, und das jeweils
andere Ende der oberen, mittleren und unteren horizontalen Rippen
ist mit einem oberen, einem mittleren bzw. einem unteren Abschnitt
des anderen vertikalen Abschnitts verbunden. Die mittlere Rippe
ist dicker als die obere Rippe und die untere Rippe. Diese Gestaltung
sorgt dafür,
dass im Belastungsfall die obere Rippe und die untere Rippe früher verformt
werden als die mittlere Rippe. In einer Ausgestaltung der Erfindung
ist die Dicke der mittleren Rippe eingestellt 1,2 bis 2,0 mal dicker
zu sein, als die Dicke der oberen Rippe und der unteren Rippe, die
die gleiche Dicke aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung ist ein
Zerstörungskasten
an der Fahrzeugkarosserie befestigt und eine Seitenoberfläche der
Stoßfängerverstärkung ist
durch eine dazwischen bereitgestellte Zwischenplatte an dem Zerstörungskasten
befestigt. In dieser Ausgestaltung wird eine Aufprallenergie durch
das Verformen der oberen Rippe und der unteren Rippe, des Zwischenplattenteils,
des Zerstörungskastens
und schließlich
der mittleren Rippe der Reihe nach absorbiert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGSFIGUREN
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Die
vorangehenden und zusätzlichen
Merkmale und Kennzeichen der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden ausführlichen
Beschreibung deutlicher, die in Zusammenhang mit den begleitenden
Zeichnungsfiguren berücksichtigt
wird.
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1 zeigt
eine Explosions-Perspektivansicht des einen Beispiels des Stoßfängergerätes gemäß der Erfindung.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Beispiels der Stoßfängerverstärkung.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der Stoßfängerverstärkung.
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4 zeigt
eine Draufsicht eines Teils der Stoßfängerverstärkung, die zeigt, wie bei einem
Hindernisversuch eine Last auf die Stoßfängerverstärkung angewendet wird.
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5 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Anfangszustandes, wenn die Last auf
das Stoßfängergerät angewendet
wird.
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht, die zeigt wie sich eine obere und eine
untere Rippe der Stoßfängerverstärkung verformen.
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7 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Anfangszustands eines Zerstörungskastens,
wenn eine Zwischenrippe beginnt gewölbt zu werden, um sich zu verformen.
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8 zeigt
eine Querschnittsansicht des verformten Zerstörungskastens.
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9 zeigt
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Hub- und Lastwerten zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, hat ein Stoßfängergerät für ein Fahrzeug 1 eine
aus einem extrudierten Aluminiumlegierungswerkstoff (z. B. A6000 Serie,
A7000 Serie) hergestellte Stoßfängerverstärkung 2 die
sich in der Richtung der Fahrzeugbreite erstreckt, und Zerstörungskästen 4,
die an beiden ungefähren
Endabschnitten der Stoßverstärkung 2 aus einem
Stahlwerkstoff hergestellte Zwischenplattenteil 3 befestigt
sind. Die Zerstörungskästen 4 sind
an dem Fahrzeugkarosserieteil befestigt, z. B. an einem Seitenteil
(in 4 gezeigt), mit Plattenteilen 15 im vorderen
oder rückwärtigen Bereich
der Fahrzeugkarosserie. Ein aus einem synthetischen Kunstharz wie Urethan
hergestellter und auf die Stoßfängerverstärkung 2 aufgebrachter
Energieabsorber ist in 1 weggelassen.
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Ein
Beispiel einer Querschnittsansicht der Stoßfängerverstärkung 2 ist in 2 und 3 gezeigt.
Die Stoßfängerverstärkung 2 hat
ein Paar getrennter vertikaler Abschnitte 5, 6 und
drei Rippen 7, 8, 9 dazwischen, um das
Paar getrennter vertikaler Abschnitte 5, 6 zu
verbinden.
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Die
Dicke der mittleren Rippe 8 ist 1,2 bis 2,0 mal dicker
als die Dicke der oberen Rippe 7 und der unteren Rippe 9.
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Jedes
Ende der oberen, mittleren und unteren horizontalen Rippe 7, 8, 9 ist
mit einem oberen Abschnitt, mittleren Abschnitt bzw. unteren Abschnitt der
vertikalen Abschnitte 5 verbunden. Die Rippen 7, 8, 9 und
die vertikalen Abschnitt 5, 6 sind durch gleichmäßige Bogenoberflächen verbunden,
um eine Spannungskonzentration zu vermeiden.
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Flanschabschnitt 10, 11 sind
an den oberen und unteren Abschnitten der vertikalen Abschnitte 5, 6 ausgebildet,
die von der oberen Rippe 7 in eine obere Richtung und von
der unteren Rippe 9 in eine untere Richtung ragen.
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Die
Flanschabschnitte bei den oberen und unteren Abschnitten des vertikalen
Abschnitts 6 können
weggelassen werden, wie aus 3 ersichtlich ist.
Die Flanschabschnitte bei den oberen und unteren Abschnitten von
beiden vertikalen Abschnitten 5, 6 können ebenfalls
weggelassen werden.
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Die
Zerstörungskästen 4 bestehen
aus Hohlteilen, die durch das Druckformen von Stahlplatten mit einem
rechteckigen oder sechseckigen polygonförmigen Querschnitt hergestellt
werden. Eine Vielzahl von Falzen 12 ist bei den Ecken der
Hohlteile ausgebildet. Die Falz 12 ist angepasst, die Zerstörungskästen 4 zu
steuern, damit sie sich wölben,
um sich zu verformen, und die Richtung der Verformung zu steuern.
Die Stoßfängerverstärkung 2 ist
durch Zusammenbaulöcher 13 mit
Schrauben an dem Mittelteil 3 befestigt. Die Stoßfängerverstärkung 2,
die durch das Mittelteil 3 an dem Seitenteil befestigt
ist, wird getestet, um die Verformungsmerkmale von jedem Teil zu überprüfen, wenn
eine Last F durch eine Barriere 14 aufgebracht wird, die
sich mit einem Hub S zu der Stoßfängerverstärkung 2 bewegt,
wie aus 4 ersichtlich ist.
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Eine
Ausführungsform
A, eine Ausführungsform
B und ein Vergleichsbeispiel C wurden getestet. Die Dicke der Mittelrippe 8 der
Stoßfängerverstärkung 2 ist
auf 2,4 mm eingestellt, und die obere Rippe und die untere Rippe 9 sind
in der Ausführungsform A
auf 2,0 mm eingestellt. Die Dicke der Mittelrippe 8 der
Stoßfängerverstärkung ist
auf 4 mm eingestellt, und die obere Rippe 7 und die untere
Rippe 9 sind auf 2 mm in der Ausführungsform B eingestellt. Die
Dicke der Mittelrippe 8 der Stoßfängerverstärkung 2 und die obere
Rippe und die untere Rippe 9 sind alle auf 2 mm bei dem
Vergleichsbeispiel C eingestellt.
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Die
Zwischenplatten 3 werden an die Endabschnitte der Verstärkungskästen angeschweißt, wobei
Stahlplatten mit 2 mm Dicke verwendet werden.
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Die
Verformungsmerkmale von jedem Teil in der Ausführungsform A und B werden mit
Bezug auf 5 bis 8 erläutert. 5 zeigt
den Anfangszustand des Stoßfängergeräts für das Fahrzeug, wenn
die Last F angewendet wird. Wie aus 6 ersichtlich
ist, werden die obere Rippe 7, die untere Rippe 9,
der Mittelabschnitt des vertikalen Abschnitts 6 und die
Zwischenplattenteile 3 gewölbt, um sich zu verformen,
wenn die Last F auf die Stoßfängerverstärkung angewendet
wird. Dieser Zustand ist in einem Bereich S1 in 9 gezeigt.
Eine Kurve hoher Last relativ zu dem Hub (durch eine durchgezogene Linie
gezeigt) wird innerhalb von dem Bereich S1 erhalten.
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Dann
beginnt der Zerstörungskasten 4 gewölbt zu werden,
um zu verformen (aus 7 ersichtlich). Dieser Schritt
ist in 9 in einem Bereich S2 gezeigt.
Wie aus 9 ersichtlich ist, bezeichnet das
Aufprallenergieabsorptionsmerkmal innerhalb des Bereiches S2 eine Kurve hoher Last relativ zu dem Hub
(aus der durchgehenden Linie ersichtlich). Wenn der Zerstörungskasten 4 weitergewölbt wird, beginnt
die Mittelrippe 8 gewölbt
zu werden (aus 8 ersichtlich). Dieser Schritt
ist in einem Bereich S3 aus 9 ersichtlich.
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Wie
aus der durchgehenden Linie in 9 gezeigt
ist, behält
die Lastkurve der Ausführungsform A
und B innerhalb der Bereiche S1, S2 und S3 einen hohen
Wert bei, ohne merkbar nachzulassen.
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Andererseits
zeigt das Ergebnis des Vergleichbeispiels C ein merkbares Nachlassen,
wie aus der durchgehenden Linie aus 9 innerhalb
des Bereichs S1 ersichtlich ist, indem die
obere Rippe, die untere Rippe und die Mittelrippe gewölbt werden,
um zur gleichen Zeit verformt zu werden. Dann wird der Zerstörungskasten 4 gewölbt, um
nach der oberen, unteren und Mittelrippe verformt zu werden, die
zur selben Zeit gewölbt
werden. Die Lastkurve während diesem
Schritt ist auf 9 aus der durchgehenden Linie
innerhalb von S2 und S3 ersichtlich.
Gemäß dem aus 9 ersichtlichen
Vergleich ist das Stoßfängergerät für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Lage ein hohes Absorptionsniveau der Aufprallenergie
ohne ein Absinken der Lastkurve, wie es im Vergleichsbeispiel C
in 9 gezeigt ist, bereitzustellen, wobei die Dicke
der Mittelrippe 8 ungefähr 1,2
bis 2,0 mal dicker ist als die Dicke der oberen Rippe 7 und
der unteren Rippe 9.
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Wenn
die Dicke der Mittelrippe 8 gleich oder weniger als 1,2
mal der Dicke der oberen Rippe 7 und der unteren Rippe 9 ist,
wird eine Lastkurve ungefähr gleich
wie die Lastkurve des Vergleichbeispiels C, das in 9 aus
der gestrichelten Linie ersichtlich ist. Wenn die Dicke der Zwischenrippe
gleich oder mehr als zweimal die Dicke der oberen Rippe und der
unteren Rippe 9 ist, wird eine Lastkurve gleich oder größer als
die tolerierbare Kraft der Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugkarosserietoleranzkraft).
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Die
Stoßfängerverstärkungen
bei diesen Versuchsteilen in der Ausführungsform A, der Ausführungsform
B und des Vergleichbeispiels C sind aus einem A7000 Serie Aluminiumlegierungswerkstoff
hergestellt, und diese Versuchsteile haben exakt die gleiche Größe und Form
mit Ausnahme der Dicke der Mittelrippe. Die bei jedem Versuch des
Ausführungsform
A, der Ausführungsform
B und der Vergleichbeispiels C verwendeten Versuchsgeräte, die aus 4 ersichtlich
sind, haben die gleichen Zwischenplattenteile 3 und die
Zerstörungskästen 4.
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Gemäß der Erfindung,
wenn die Aufprallenergielast auf die Stoßfängergeräte angewendet wird, werden
die oberen und unteren Rippen gewölbt und die Mittelrippe verschiebt
das Zwischenplattenteil und den Mittelabschnitt des einen vertikalen
Abschnitts zur gleichen Zeit. Dann wird der Zerstörungskasten
gewölbt,
um zu deformieren, und schlussendlich wird die Mittelrippe gewölbt um verformt
zu werden. Auf diese Weise ist es möglich ein Stoßfängergerät zu erhalten,
das eine Absorptionsfähigkeit
der Aufprallenergie auf einem hohen Niveau aufweist, ohne dass die
Last verringert wird, wie aus dem bekannten Stoßfängergerät ersichtlich ist.