DE60305557T2

DE60305557T2 - Energieaufnahmevorrichtung zum Einbauen zwischen einem Querträger und einer Stossfängerhaut

Info

Publication number: DE60305557T2
Application number: DE60305557T
Authority: DE
Inventors: Stephane Malteste; Thierry Roussel; Laurent Rocheblave; Thierry Cavillon
Original assignee: Plastic Omnium SE
Current assignee: Plastic Omnium SE
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2023-03-08
Also published as: ES2263926T3; US20040080167A1; US6758506B2; FR2836878A1; EP1350680B1; EP1350680A1; DE60305557D1; FR2836878B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Energieabsorber und eine Einheit bestehend aus einem Energieabsorber und einem starren Träger.
Es ist bekannt, dass ein Stoßfänger eine äußere dekorative Verkleidung umfasst, die Außenhaut genannt wird, und ein inneres Energieabsorptionssystem, das, indem es sich verformt, möglichst viel von der Energie eines Aufpralls verbraucht, um möglichst wenig davon an das Fahrzeug zu übertragen.
Hinsichtlich von Aufprallvorgängen sind die Automobilhersteller einem Lastenheft verpflichtet, das drei Kategorien von Aufprallvorgängen vorsieht: Aufprallvorgänge mit hoher Geschwindigkeit, die einem Frontalzusammenstoß des Fahrzeuges mit einem starren oder bei einer Geschwindigkeit von 56 bis 64 km/h verformbaren Hindernis entsprechen, „Versicherungs"- Aufprallvorgänge, wie derjenige, der unter dem Namen „Danner" bekannt ist, mit 15 km/h gegen eine feste Mauer, und kleine Aufprallvorgänge, oder „Parkplatz"- Aufprallvorgänge mit einer Geschwindigkeit zwischen 4 und 8 km/h, wie derjenige, der im Standard ECE R42 definiert wird.
Ein wesentliches Ziel bei einem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit ist der Schutz der Fahrzeuginsassen, während bei den „Versicherungs"- und „Parkplatz"- Aufprallvorgängen, das heißt bei den „kleinen Stößen", das Ziel eher in der Reduzierung der Reparaturkosten liegt.
Den Auswirkungen der Aufprallvorgänge mit hoher Geschwindigkeit wird durch die Verbindung der Struktur des Fahrzeuges mit den Sicherheitssystemen, die sich im Fahrerhaus befinden, begegnet.
Für die „Versicherungs"-Stöße ist die Kombination von verlängerten Längsträgern mit dem Stoßträger des Fahrzeuges vorgesehen.
Für die „Parkplatz"- Stöße sind zuweilen Absorptionssysteme vorgesehen, die zwischen der Außenhaut und dem Träger des Fahrzeuges in Form von eingespritzten Wabenstrukturen angeordnet sind.
Für diese Arten von Aufprallvorgängen ist ein neues Lastenheft hinzugekommen: der Fußgängeraufprall. Für diese Art von Aufprall ist es erforderlich, dass die Systeme über die gesamte Breite des Fahrzeugs nachgiebig sind, da bei einem derartigen Stoß das Bein des Fußgängers berücksichtigt werden muss, um schwere und zu Behinderungen führende Verletzungen zu begrenzen. Zu diesem Zwecke wird im Allgemeinen ein Schaum verwendet, der durch Expansion von thermoplastischen Materialien entsteht (PPE-Schaum).
Um die Anforderungen im Hinblick auf die weiter oben genannten Stöße mit den Zusammenstößen mit Fußgängern in Einklang zu bringen, werden üblicherweise ein traditionelles Systems und eine Schaumschicht aufeinandergesetzt. Der Schaum absorbiert die Energie der Zusammenstöße mit Fußgängern, während das traditionelle System bei einem Aufprall mit höherer Energie erst zum Tragen kommt, nachdem der Schaum zusammengedrückt ist.
Ein Energieabsorber nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 wird in der US-Patentschrift US 4 925 224 A1 beschrieben.
Eines der Probleme eines derartigen Aufeinandersetzens sind seine Kosten, die sehr hoch sind, insbesondere aufgrund des Preises vom Schaum und wegen der Arbeitsvorgänge, die für sein Einbringen in das System notwendig sind.
Ein anderes Problem ergibt sich aus der Tiefe, die notwendig ist, damit die Schaumschicht wirksam ist. Diese Angabe steht in direktem Zusammenhang mit den spezifischen Merkmalen des Materials, die die Fähigkeit zur Energieabsorption und sein maximales Verdichtungsverhältnis definieren. Dies führt zu einem relativ großen Raumbedarf im Vorderbereich des Fahrzeuges.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine neue Konfiguration von Absorbern vorzuschlagen, die das Lastenheft im Hinblick auf die Aufprallvorgänge der gesamten oben genannten Stoßkategorien berücksichtigt, und die insbesondere eine einfache und viel kostengünstigere Realisierung aufweist.
Die Aufgabe der vorliegende Erfindung betrifft einen Energieabsorber, der zwischen einer Stoßfänger-Außenhaut und einem starren Träger mit einem Auflagebereich und zumindest einer Schräge, die eine Abgleitfläche bietet, angeordnet werden kann, wobei der Absorber die Aufgabe hat, durch Verdichtung die Energie von Stößen, die in Knautschrichtung erfolgen, zu absorbieren, und eine Anordnung von Rippen aufweist, von denen sich jede parallel zur Knautschrichtung erstreckt und einen freien Rand aufweist, der, sich auf den Träger stützen soll.
Dieser Absorber ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung von Rippen zumindest eine Rippe umfasst, die derart angeordnet ist, dass sich im Falle eines Stoßes ihr freier Rand weiter auf den Träger stützt, während die Rippe knickt, und zumindest eine Rippe, die derart angeordnet ist, dass im Fall eines Stoßes ihr freier Rand beginnt, am Träger vorbeizugehen, indem er auf der Abgleitfläche gleitet, wonach die Rippe auf der Schräge gleitet und sich durchbiegt, indem sie sich immer mehr von der Abgleitrichtung entfernt.
Für den erfindungsgemäßen Energieabsorber ist kein Schaum mehr erforderlich, und er kann direkt durch die Formung von Kunststoff unter denselben Bedingungen wie die Wabenstruktur vom Stand der Technik erhalten werden.
Aus diesem Grund kann der erfindungsgemäße Energieabsorber besonders kostengünstig realisiert werden.
Die Neuartigkeit des erfindungsgemäßen Energieabsorbers beruht darauf, dass er zwei Arten von Rippen umfasst, das heißt eine oder mehrere Knickrippen, die wie in einer Wabe die Energie des Aufpralls absorbieren, indem sie sich axial verdichten, und Biegerippen, die im Gegensatz zu Wabenrippen auf der Schräge des Trägers gleiten, und dies mit einer Reibungskraft, die umso größer wird, je mehr sich der Träger der Basis der entsprechenden Rippe nähert, wobei die Rippe eine mit der Richtung des Aufpralls zunehmende Schräge bildet.
Der Vorteil dieser Biegerippen besteht darin, dass sie eine Formänderungsfestigkeit bieten, die mit dem Eindrücken des Absorbers zunimmt, was das Gegenteil des Verhaltens einer Knickrippe ist.
Es somit möglich, das Verhalten eines Schaums nachzubilden, ohne dass ein derartiges Material notwendig ist.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst zumindest eine der Rippen einen Basisabschnitt, der ihrem freien Rand gegenüber liegt und mit Querversteifungsmitteln versehen ist.
Diese Querversteifungsmittel bilden eine Wabenstruktur im Basisabschnitt der Rippe nach.
Erfindungsgemäß ist es von Bedeutung, dass sich dieser Basisabschnitt nicht über die ganze Rippe erstreckt, da diese einen Endabschnitt umfassen muss, der in vertikaler Richtung knicken oder sich durchbiegen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist zudem eine Einheit bestehend aus einem Energieabsorber und einem starren Träger mit einem Auflagebereich und zumindest einer Schräge, die eine Abgleitfläche bietet, die zum Anbringen hinter einer Stoßfänger-Außenhaut vorgesehen ist, um die Energie von Stößen zu absorbieren, die in Knautschrichtung erfolgen, wobei der Absorber eine Anordnung von Rippen umfasst, von denen sich jede parallel zur Knautschrichtung erstreckt und einen freien Rand aufweist, der sich auf den Träger stützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagebereich des Trägers so gestaltet ist, dass der freie Rand einer Rippe im Fall eines Knautschens in Knautschrichtung nicht derart seitlich darüber gleiten kann, dass die Rippe knickt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge des Trägers so konfiguriert ist, dass im Fall eines Knautschens in Knautschrichtung der freie Rand einer Rippe des Absorbers seitlich am Träger vorbeigeht, indem er auf der Abgleitfläche gleitet, und die Rippe dann auf der Schräge gleitet und sich durchbiegt, indem sie sich immer mehr von der Knautschrichtung entfernt, und dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung von Rippen zumindest eine Rippe umfasst, die so angeordnet ist, dass sich ihr freier Rand auf die Fläche der Schräge vom Träger stützt und zumindest eine Rippe, die so angeordnet ist, dass sich ihr freier Rand auf den Auflagebereich des Trägers stützt.
Der Stützbereich des Trägers ist vorteilhaftig durch eine konkave Form gebildet, die die freien Enden der Rippen, die dazu vorgesehen sind zu knicken, zurückhält, um sie daran zu hindern, am Träger vorbeizugehen und sich wie Biegerippen zu verhalten.
Des besseren Verständnis der Erfindung halber wird nachstehend eine Ausführungsform, die als nichteinschränkendes Beispiel gegeben wird, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
die 1 eine perspektivische Ansicht von einem erfindungsgemäßen Absorber,
die 2 eine Querschnittsansicht des Absorbers von der 1, der in eine Stoßfänger-Außenhaut vor einem Stoßträger angebracht ist,
die 3 eine ähnliche Ansicht wie 2, die das Absorptionssystem beim Knautschen zeigt,
die 4 eine ähnliche Ansicht wie 3 in einer Phase nach dem Knautschen,
die 5 eine ähnliche Ansicht wie 4 in einer Phase nach dem Knautschen.
Der Absorber 1 von der 1 zeigt eine Längsrichtung Y, die der Querrichtung des Fahrzeuges entspricht.
Er wurde durch Einspritzen von Polypropylen oder Polyethylen unter den üblichen Bedingungen des Einspritzens von thermoplastischem Material realisiert.
Er weist eine Frontplatte 2 und drei Rippen oder Längsversteifungen 3, 4, 5 auf, die parallel zueinander und horizontal sind, wenn der Absorber am Fahrzeug angebracht ist.
Im dargestellten Beispiel sind die obere Rippe 5 und die untere Rippe 3 mit senkrechten Verstärkungsrippen 6 an ihrem Basisabschnitt versehen, die sich hier über etwa die Hälfte von jeder Rippe erstreckt. Die Mittelrippe 4 weist keine senkrechte Verstärkungsrippe auf.
Wie aus dem Querschnitt der 2 hervorgeht, ist die Mittelrippe 4 etwas länger als die obere und die untere Rippe. Dieser Längenunterschied erklärt sich durch die Form des Stoßträgers 7, gegen den der Absorber angeordnet ist, wenn er in der Stoßfänger-Außenhaut 8 angebracht wird.
Der Träger 7 weist nämlich einen Auflagebereich 9 für den Absorber auf, der durch eine konkave Form gebildet ist, wobei die Vertiefung von dieser Konkavität die Mittelrippe 4 aufnimmt und von zwei Schrägen, der oberen 11 und der unteren 10, umrandet ist, die jeweils eine leicht abgeschrägte Abgleitfläche bieten.
Nachstehend wird das Verhalten von der Energieabsorptionseinheit, die aus dem Stoßträger 7, dem Absorber 1 und der Versteifung 8 besteht, im Falle eines Aufpralls auf ein Hindernis 12 beschrieben.
Zu Beginn des Aufpralls wird die Stoßfänger-Außenhaut 8 eingedrückt, und die Platte 2 des Absorbers nähert sich dem Stoßträger. Die obere Rippe 5 und die untere Rippe 3 gleiten auf der Abgleitfläche der Schräge 11, 10 des entsprechenden Trägers und weichen aufgrund der Abschrägungen seitlich bzw. nach oben und nach unten weg.
Gleichzeit stößt die Mittelrippe 4, die zum Stoßträger hin ausgerichtet ist, am Boden der Vertiefung 9 an und knickt, wobei sie weiterhin an diesem Boden anliegt.
Während des Aufpralls entfernen sich die obere Rippe 5 und die untere Rippe 3, die auf den Schrägen des Stoßträgers gleiten, immer mehr von der horizontalen Richtung, da die obere Schräge 11 höher als die obere Rippe 5 ist und die untere Schräge 10 niedriger als die untere Rippe 4 ist. Das Gleiten von jeder Versteifung auf jeder Schräge geht demzufolge mit einer Reibung einher, die immer mehr zunimmt, je mehr der Absorber auf dem Querträger eindrückt. Die obere Versteifung 5 und die untere Versteifung 3 sind Biegerippen.
Gleichzeitig gibt die Mittelversteifung 4, die knickt und dabei in der Vertiefung 9 vom Auflagebereich des Trägers verbleibt, der Knautschwirkung immer mehr nach und absorbiert demzufolge eine abnehmende Menge an Energie.
Versuche, die mit dem oben beschriebenen Energieabsorptionssystem im Vergleich zu einem mit Schaum versehenen Absorber und einem mit einem Wabenrippennetz versehenen Absorber ausgeführt wurden, zeigen, dass die Konfiguration des erfindungsgemäßen Absorbers vollkommen zufrieden stellende Ergebnisse erzielt, die vergleichbar mit denjenigen von den Absorbern vom Stand der Technik sind, wobei sie in einigen Fällen sogar besser sein können.
Es versteht sich, dass die weiter oben beschriebenen Ausführungsformen keinen einschränkenden Charakter aufweisen und jedweder wünschenswerten Änderung unterzogen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Einheit bestehend aus einem Energieabsorber (1) und einem starren Träger (7) mit einem Auflagebereich und zumindest einer Schräge (10, 11), die eine Abgleitfläche bietet, die zum Anbringen hinter einer Stoßstangenversteifung (6) vorgesehen ist, um die Energie von Stößen zu absorbieren, die in Knautschrichtung erfolgen, wobei der Absorber eine Anordnung von Rippen (3, 4, 5) umfasst, von denen sich jede parallel zur Knautschrichtung erstreckt und einen freien Rand aufweist, der sich auf den Träger stützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagebereich des Trägers so gestaltet ist, dass der freie Rand einer Rippe im Fall eines Knautschens in Knautschrichtung nicht derart seitlich darüber gleiten kann, dass die Rippe knickt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge des Trägers so konfiguriert ist, dass im Fall eines Knautschens in Knautschrichtung der freie Rand einer Rippe des Absorbers seitlich am Träger vorbeigeht, indem er auf der Abgleitfläche gleitet, da die Rippe auf der Schräge gleitet und sich durchbiegt, indem sie sich immer mehr von der Knautschrichtung entfernt, und dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung von Rippen zumindest eine Rippe umfasst, die so angeordnet ist, dass sich ihr freier Rand auf die Fläche der Schräge vom Träger stützt und zumindest eine Rippe, die so angeordnet ist, dass sich ihr freier Rand auf den Auflagebereich des Trägers stützt.
Einheit nach Anspruch 1, in der der Auflagebereich des Trägers durch eine konkave Form gebildet ist.
Einheit nach Anspruch 1 oder 2, in der zumindest eine der Rippen des Absorbers einen Basisabschnitt umfasst, der ihrem freien Rand gegenüber liegt und mit Querversteifungsmitteln versehen ist
Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der die Abgleitfläche des starren Trägers (7) leicht abgeschrägt ist.