DE10123748A1

DE10123748A1 - Stoßfängerverstärkungsteil

Info

Publication number: DE10123748A1
Application number: DE10123748A
Authority: DE
Inventors: Tomoo Hirota
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2001-11-22
Also published as: US6467821B2; US20010054826A1

Abstract

Ein aus einem Harzmaterial ausgebildetes Stoßfängerverstärkungsteil ist zwischen einer Stoßfängerverkleidung und einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen. Das Verstärkungsteil verfügt über mehrere waagerechte Platten, die etwa entlang einer waagerechten Ebene angeordnet sind, und mehrere senkrechte Platten, die mit den waagerechten Platten einstückig verbunden und etwa entlang einer senkrechten Ebene angeordnet sind. Eine Linie, die die Position, an der ein Aufprall am vorderen Ende der waagerechten Platte auf der Stoßfängerverkleidungsseite aufgenommen wird und eine Befestigungsposition hinten am Verstärkungsteil auf der Fahrzeugkarosserieseite verbindet, bildet einen Winkel zur waagerechten Ebene.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stoßfängerverstärkungsteil, das auf der Innenflächenseite einer Fahrzeugstoßfängerver kleidung vorgesehen ist, um einen Aufprall auf den Stoßfänger zu dämpfen.

Fig. 4 zeigt einen aufpralldämpfenden Aufbau an der Front- oder Heckpartie eines Personenkraftwagens o. ä. Dar stellungsgemäß ist eine Stoßfängerverkleidung 102 an der Un terseite einer Fahrzeugkarosserie 100 vorgesehen. Ein Ver stärkungsteil 104 zur Aufpralldämpfung ist zwischen Fahrzeug und Innenseite der Stoßfängerverkleidung 102 vorgesehen. Das Verstärkungsteil 104 ist an einem Längsträger 108 über eine Halterung 106 befestigt. In den letzten Jahren werden anstel le von Metallmaterialien zunehmend Harze zum Aufbau des Ver stärkungsteils 104 verwendet, um ein leichteres Verstärkungs teil 104 mit besserer Korrosionsbeständigkeit herzustellen.

Diese Art von Verstärkungsteil ist als Bogenaufbau aus gebildet, der am vorderen Mittelabschnitt expandiert ist. Das Teil ist am Fahrzeug an den der Breite nach gelegenen Enden befestigt. Prallt also ein Objekt auf den Stoßfänger auf, kann der auf das Fahrzeug übertragene Aufprall durch elasti sche Verformung des Verstärkungsteils und weiter durch pla stische Verformung gemildert werden, was zur Energieabsorp tion dient.

Ein Harzverstärkungsteil für Stoßfänger dieser Art ist in der JP-A-2000-52899 offenbart. Dieses Stoßfängerverstär kungsteil verfügt über einen Rahmen, der an der Vorder- und Rückfläche offen ist, zwei Trennplatten, die den Raum im Rah men in einen Mittelraum in Breitenrichtung des Fahrzeugs und zwei Endräume trennen, eine die Vorderseite des Mittelraums abdeckende Vorderflächenplatte sowie die Rückseiten der End räume abdeckende Rückflächenplatten.

Zu Tests, die zum Ermitteln des aufpralldämpfenden Ver mögens des Stoßfängers durchgeführt werden, gehören haupt sächlich ein Poller- bzw. Stangentest und ein Barrierentest. Beim Stangentest gemäß Fig. 5A wird eine Stange 110 mit 178 mm Durchmesser zur Kollision mit dem Mittelbereich des Stoßfängers in waagerechter Richtung und mit vorgeschriebener Geschwindigkeit gebracht. Beim Barrierentest gemäß Fig. 5B wird eine flache Barriere 120 zur Kollision mit der gesamten Breitenfläche des Stoßfängers mit vorgeschriebener Geschwin digkeit gebracht. Durch Kollisionsdurchführung in jedem Test lassen sich Messungen der Kraft durchführen, die an den Befe stigungsteilen 130 am hinteren Ende des Verstärkungsteils 104 aufgenommen wird, sowie die Verformungsmenge im Verstärkungs teil 104 selbst messen. Beim Stangentest läßt man ein stan genförmiges Objekt mit dem Stoßfänger etwa in Stoßfängermitte in Breitenrichtung kollidieren, wobei eine Kraft ausübt wird, die einer Punktlast ähnelt. Daher ist die Verformungsmenge groß. Beim Barrierentest wird ein plattenförmiges Objekt mit der gesamten Vorderfläche des Stoßfängers zur Kollision ge bracht, wobei eine Kraft ausgeübt wird, die einer Flächenlast ähnelt. Daher ist die an den Befestigungspunkten erzeugte Last groß. Somit besteht Bedarf an einem Stoßfänger mit einem befriedigenden aufpralldämpfenden Vermögen sowohl für den Stangen- als auch den Barrierentest. Notwendig ist, die Aus gewogenheit des aufpralldämpfenden Vermögens für diese beiden Tests unterschiedlicher Qualität gegenüber der in der vorge nannten Anmeldung beschriebenen weiter zu verbessern.

Angesichts dessen besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Stoßfängerverstärkungsteil mit ausreichenden und ausgewogenen aufpralldämpfenden Qualitäten sowohl für Punkt lasten als auch für Flächenlasten bereitzustellen.

Gelöst werden diese und weitere Aufgaben durch ein Stoß fängerverstärkungsteil, das aus einem Harzmaterial ausgebil det und zwischen einer Stoßfängerverkleidung und einer Fahr zeugkarosserie vorgesehen ist, wobei das Teil aufweist: meh rere waagerechte Platten, die etwa entlang einer waagerechten Ebene angeordnet sind; und mehrere senkrechte Platten, die mit den waagerechten Platten einstückig verbunden und etwa entlang einer senkrechten Ebene angeordnet sind. Eine Linie, die eine Lasteintragsposition am vorderen Ende der waagerech ten Platte auf der Stoßfängerverkleidungsseite und eine Befe stigungsposition hinten am Verstärkungsteil auf der Fahrzeug karosserieseite verbindet, bildet einen Winkel zur waagerech ten Ebene.

Beim Stangentest sollte das Stoßfängerverstärkungsteil fähig sein, die vorn in der Mitte des Stoßfängers ausgeübte Einzellast mit möglichst wenig Verformung zu absorbieren. Das Stoßfängerverstärkungsteil der Erfindung hat hohe Steifigkeit infolge des Aufbaus der waagerechten Platten, die die Verfor mungsmenge beim Stangentest minimieren können. Im Barrieren test wirkt eine Flächenlast in waagerechter Richtung auf die Vorderfläche des Stoßfängers. In diesem Fall muß das Stoßfän gerverstärkungsteil einen auf das Fahrzeug übertragenen Auf prall über die sehr steifen waagerechten Platten mildern. Im Stoßfängerverstärkungsteil der Erfindung bildet eine Linie, die den Punkt, an dem die Last eingetragen wird, und das hin tere Befestigungsteil des Verstärkungsteils verbindet, einen Winkel zur waagerechten Ebene, wodurch sich die waagerechten Platten leicht spreizen und die Flächenlast flexibel absor bieren können. Dadurch kann das Stoßfängerverstärkungsteil der Erfindung befriedigende aufpralldämpfende Qualitäten für den Barrierentest haben, während es das aufpralldämpfende Vermögen für den Stangentest wahrt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Linie, die die Lasteintragsposition mit der Befestigungsposition verbindet, parallel zur waagerechten Ebene nahe der der Brei te nach gelegenen Mitte des Stoßfängerverstärkungsteils, bil det aber einen Winkel zur waagerechten Ebene an den Enden des Stoßfängerverstärkungsteils, wobei der Winkel mit zunehmender Entfernung von der Mitte größer wird.

Bei diesem Aufbau kann das Stoßfängerverstärkungsteil ein ausreichendes Vermögen zum Absorbieren des konzentrierten Aufpralls erreichen, indem waagerechte Platten entlang der Richtung vorgesehen sind, in der die Last beim Stangentest am Mittelbereich des Stoßfängers einwirkt. Die Linie, die die Lasteintragsposition am vorderen Ende des Stoßfängerverstär kungsteils und die Befestigungspositionen am hinteren Ende verbindet, bildet einen Winkel zur waagerechten Ebene, der zu den Enden des Stoßfängerverstärkungsteils größer wird. Folg lich kann das Stoßfängerverstärkungsteil die Last an beiden der Breite nach gelegenen Enden des Stoßfängerverstärkungs teils flexibel absorbieren und realisiert ein ausgewogenes aufpralldämpfendes Vermögen sowohl im Stangentest als auch im Barrierentest.

Ferner sind die Seiten der waagerechten Platten an den der Breite nach gelegenen Enden des Stoßfängerverstärkungs teils offen. Bei diesem Aufbau kann das Stoßfängerverstär kungsteil flexible aufpralldämpfende Eigenschaften für Flä chenlasten an beiden der Breite nach gelegenen Enden des Stoßfängers haben.

Zudem sind die waagerechten Platten so konfiguriert, daß die vorderen Enden der waagerechten Platten selbst einen Win kel zur waagerechten Ebene bilden. Bei diesem Aufbau kann das Stoßfängerverstärkungsteil so hergestellt sein, daß die Li nie, die die Lasteintragsposition mit den Befestigungsposi tionen hinten am Stoßfängerverstärkungsteil verbindet, einen Winkel zur waagerechten Ebene, d. h. der Lasteintragsrich tung, bildet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind einen Winkel zur waagerechten Ebene bildende Verlängerungsteile zu den vorderen Enden der waagerechten Platten zugefügt, die et wa entlang der waagerechten Ebene positioniert sind. Bei die sem Aufbau stellen die vorderen Enden der Verlängerungsteile, die einen Winkel zur waagerechten Ebene bilden, die Aufprall eintragsposition dar. Daher kann das Stoßfängerverstärkungs teil so aufgebaut sein, daß die Linie, die die Lasteintrags position mit den Befestigungspositionen am hinteren Ende ver bindet, einen Winkel zur waagerechten Ebene (Lasteintrags richtung) bildet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind sich senkrecht erstreckende Rippen zu den vorderen Enden der waa gerechten Platten zugefügt, die etwa entlang der waagerechten Ebene positioniert sind. Bei diesem Aufbau läßt sich ein Stoßfängerverstärkungsteil so ausbilden, daß die Linie, die die Aufpralleintragsposition und die Befestigungspositionen am hinteren Ende verbindet, einen Winkel zur waagerechten Ebene (Lasteintragsrichtung) bildet.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusam menhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen be vorzugte Ausführungsformen der Erfindung exemplarisch darge stellt sind. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1E ein Stoßfängerverstärkungsteil der bevor zugten Ausführungsform mit einer Perspektivansicht der Vor derseite in Fig. 1A, einer Perspektivansicht der Rückseite in Fig. 1B, einer Querschnittansicht am Pfeil c in Fig. 1C, ei ner Querschnittansicht am Pfeil d in Fig. 1D und einer Quer schnittansicht am Pfeil e in Fig. 1E;

Fig. 2A, 2B und 2C Seitenansichten des Stoßfängerver stärkungsteils, die Varianten der bevorzugten Ausführungsform zeigen, während Fig. 2D zum Vergleich eine Seitenansicht ei nes herkömmlichen Stoßfängerverstärkungsteils zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm der Ergebnisse simulierter Stangen tests und Barrierentests;

Fig. 4 eine Querschnittansicht eines aufpralldämpfenden Aufbaus für einen Fahrzeugstoßfänger; und

Fig. 5A und 5B erläuternde Darstellungen des Stangen tests bzw. Barrierentests.

Im folgenden wird ein Stoßfängerverstärkungsteil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Stoßfängerverstär kungsteils gemäß der bevorzugten Ausführungsform mit einer Perspektivansicht der Vorderseite in Fig. 1A, einer Perspek tivansicht der Rückseite in Fig. 1B sowie Querschnittansich ten in Fig. 1C, D und E an den Pfeilen c, d und e in Fig. 1A. Konfiguriert ist ein Stoßfängerverstärkungsteil 10 aus vier waagerechten Platten 11A, 11B, 11C und 11D, die in einer etwa waagerechten Orientierung angeordnet sind; sowie senkrechten Platten 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19, die einstückig mit den waagerechten Platten ausgebildet sind. Die senkrechte Platte 12 ist auf der Stoßfängerverkleidungsseite vorgesehen und weist eine Vorderseitenplatte auf, die sich gegenüber der Lasteintragsrichtung F befindet, in der eine Aufprallkraft ausgeübt wird. Die senkrechten Platten 13 und 14 sind auf der Fahrzeugkarosserieseite angeordnet und weisen Rückseitenplat ten auf, die sich ebenfalls gegenüber der Lasteintragsrich tung F befinden.

Die senkrechten Platten 15 und 19 dienen als Trennplat ten zum Trennen des Stoßfängerverstärkungsteils 10 in Brei tenrichtung der Fahrzeugkarosserie, um einen Mittelbereich 20 sowie Endbereiche 21 und 22 zu bilden. Bei diesem Aufbau ist der Mittelbereich 20 auf der Rückseite offen und verfügt über vier waagerechte Platten, die mit der senkrechten Platte 12 verbunden sind. Andererseits sind die Endbereiche 21 und 22 auf der Vorderseite offen, und jeder hat vier waagerechte Platten, die mit den senkrechten Platten 13 und 14 verbunden sind. Ähnlich sind die senkrechten Platten 16, 17 und 18 par allel zur Lasteintragsrichtung F angeordnet. Zusammen mit den waagerechten Platten dienen die senkrechten Platten 16, 17 und 18 zur Aufpralldämpfung im Mittelbereich 20. Das Stoßfän gerverstärkungsteil 10 weitet sich im Mittelbereich zur Vor derseite aus, um einen Bogen ähnlich dem Aufbau zu bilden, der in der o. g. JP-A-2000-52899 offenbart ist. Die Enden der waagerechten Platten in Fahrzeugbreitenrichtung sind offen.

Dieses Stoßfängerverstärkungsteil 10 kann als einzelne einteilige Einheit mit einem technisch bekannten, normalen Spritzgießverfahren geformt werden. Der durch die senkrechten Platten 15 und 19 abgetrennte Mittelbereich 20 ist auf der Vorderseite durch die senkrechte Platte 12 geschlossen, auf der Rückseite aber offen. Ähnlich sind die Endbereiche 21 und 22 auf der Rückseite durch die senkrechten Platten 13 und 14 geschlossen, aber auf der Vorderseite offen. Daher kann das Stoßfängerverstärkungsteil 10 als einzelne einteilige Einheit geformt werden, indem der Kern des Stoßfängerverstärkungs teils 10 durch die Öffnungen herausgezogen wird. Gemäß Fig. 1C, D und E sind die waagerechten Platten und senkrechten Platten an den offenen Enden dünner ausgebildet, um das Her ausziehen aus der Form nach dem Spritzgießverfahren zu er leichtern.

Im Mittelbereich 20 des Stoßfängerverstärkungsteils 10 sind die waagerechten Platten 11A, 11B, 11C und 11D etwa ent lang der waagerechten Ebene angeordnet, bilden aber einen Winkel zur waagerechten Ebene an den Endbereichen 21 und 22. Im Mittelbereich 20 gemäß Fig. 1C sind die waagerechten Plat ten 11A und 11D also etwa horizontal zur waagerechten Ebene und stimmen mit der Lasteintragsrichtung F überein, in der eine Aufprallkraft ausgeübt wird. Diese Platten nehmen einen solchen Aufprall von der Vorderfläche auf. Gemäß Fig. 1D und E weiten sich die waagerechten Platten 11A und 11D nach außen aus, um einen Winkel zur waagerechten Ebene in den Endberei chen 21 und 22 zu bilden, der zum Ende des Stoßfängerverstär kungsteils 10 in Breitenrichtung des Fahrzeugs größer wird. Hierbei ist die waagerechte Ebene so definiert, daß die waa gerechte Ebene horizontal ist, wenn das Stoßfängerverstär kungsteil 10 in der Karosserie des Fahrzeugs eingebaut ist.

Als nächstes werden die aufpralldämpfenden Vorgänge die ses Stoßfängerverstärkungsteils beschrieben. Im zuvor be schriebenen und in Fig. 5A gezeigten Stangentest wird eine Aufprallkraft in Lasteintragsrichtung F als Einzellast auf die Vorderfläche des Mittelbereichs 20 des Stoßfängerverstär kungsteils 10 ausgeübt, d. h. auf die senkrechte Platte 12. Da dieser Mittelbereich 20 die waagerechten Platten 11A, 11B, 11C und 11D aufweist, die etwa horizontal zur waagerechten Ebene angeordnet sind, und da die waagerechten Platten 11A, 118, 11C und 11D sowie die senkrechten Platten 16, 17 und 18 parallel zur Lasteintragsrichtung F aufgestellt sind, nehmen diese Platten den Aufprall von vorn auf und knicken, um den Aufprall zu dämpfen. Somit zeigt ein Stoßfängerverstärkungs teil mit diesem Aufbau ein befriedigendes Vermögen zum Dämp fen eines Aufpralls durch eine Einzellast im Stangentest.

Bei Einwirkung einer Oberflächenkraft auf den Stoßfän ger, z. B. der Kraft im Barrierentest gemäß Fig. 5B, sind die waagerechten und senkrechten Platten zu steif, wenn diese Platten parallel zur Richtung der Kraft angeordnet sind. Da her bildet in der Erfindung eine Linie L, die eine Lastein tragsposition am vorderen Ende der waagerechten Platten auf der Stoßfängerverkleidungsseite und eine Befestigungsposition am hinteren Ende des Stoßfängerverstärkungsteils auf der Fahrzeugseite verbindet, einen Winkel θ zur waagerechten Ebe ne. Statt also einen Aufprall von vorn im Hinblick auf die Lasteintragsrichtung F zu absorbieren, nehmen die waagerech ten Platten 11A, 11B, 11C und 11D den Aufprall aus einer ge genüber der Lasteintragsrichtung F etwas versetzten Richtung auf, was den Aufprall mildert und die Plattenverformung för dert. Der Winkel θ ist so gestaltet, daß er zu den Enden des Stoßfängerverstärkungsteils 10 in Breitenrichtung des Fahr zeugs größer wird, damit das Stoßfängerverstärkungsteil 10 eine Flächenkraft gleichmäßig über das gesamte Stoßfängerver stärkungsteil 10 absorbiert.

Fig. 2A, B und C zeigen verschiedene Aufbauten der waa gerechten Platten gemäß der Erfindung, während Fig. 2D zum Vergleich einen herkömmlichen Aufbau zeigt. In Fig. 2A dienen waagerechte Platten 21A bis 21D selbst als die vorderen En den, auf die die Last eingetragen wird. Die obere und untere waagerechte Platte 21A und 21D bilden einen Winkel zur waage rechten Ebene, während die inneren Platten 21B und 21C wie im herkömmlichen Beispiel von Fig. 2D eben zur waagerechten Ebe ne liegen. Bei diesem Aufbau kann das Stoßfängerverstärkungs teil 10 aufpralldämpfende Eigenschaften gegen eine Flächen kraft ausreichend realisieren, besonders weil die Platten 21A und 21D flexibel sind und beim Aufprall knicken. In Fig. 2B sind vier waagerechte Platten 31A bis 31D etwa horizontal zur waagerechten Ebene angeordnet, wobei wie beim herkömmlichen Aufbau von Fig. 2D eine senkrechte Platte am hinteren Ende der waagerechten Platten fixiert und in einem Stück mit ihnen ausgebildet ist. Zusätzlich sind Verlängerungsteile 32, die einen Winkel zur waagerechten Ebene bilden, zu den vorderen Enden der Platten 31A und 31D zugefügt. Somit bildet die Li nie L, die die Position A, an der die Last auf der Stoßfän gerverkleidungsseite der waagerechten Platten eingetragen wird, und die Befestigungsposition B am hinteren Ende auf der Fahrzeugseite verbindet, einen Winkel zur waagerechten Ebene (Lasteintragsrichtung F), wodurch ausreichende aufpralldämp fende Eigenschaften für eine Flächenkraft erreicht werden.

In Fig. 2C sind vier waagerechte Platten 41A bis 41D wie beim herkömmlichen Aufbau etwa horizontal zur waagerechten Ebene angeordnet. Allerdings sind Rippen 42, die sich in senkrechter Richtung erstrecken, zur oberen und unteren waa gerechten Platte 41A und 41D zugefügt. Dadurch bildet die Li nie L, die die Lasteintragsposition A und die Befestigungspo sition B verbindet, einen Winkel θ zur waagerechten Ebene, wodurch ausreichende aufpralldämpfende Eigenschaften für eine Flächenkraft erreicht werden.

Als nächstes werden die Ergebnisse einer Computersimula tion anhand der Methode der finiten Elemente beschrieben, um die aufpralldämpfende Fähigkeit des erfindungsgemäßen Stoß fängerverstärkungsteils zu untersuchen. Zu den Aufprallversu chen, in denen Simulationen durchgeführt wurden, gehören ein Stangentest zum Messen der Aufprallkraftgröße und der Verfor mungsmenge, wenn der vordere Mittelbereich der Versuchsprobe mit einer Stange kollidiert; und ein Barrierentest zum Messen der Aufprallkraftgröße und der Verformungsmenge, wenn die ge samte Frontpartie der Versuchsprobe mit einer flachen Barrie re kollidiert. Bei den Stangentests kam es zur Kollision ei ner Stange mit 178 mm Durchmesser und 1000 kg Gewicht etwa am vorderen Mittelbereich der Versuchsprobe bei 8 km/h Geschwin digkeit, während die Größe der Aufprallkraft und die Verfor mungsmenge gemessen wurden. Bei den Barrierentests kam es zur Kollision einer 1000 kg schweren flachen Barriere mit der Vorderfläche der Versuchsprobe bei 8 km/h Geschwindigkeit, während die Größe der Aufprallkraft und die Verformungsmenge gemessen wurden. Hierbei bezeichnet Verformungsmenge die Men ge der Verformung in Lasteintragsrichtung F, die nach Auf prall der Stange oder flachen Barriere auf die Versuchsprobe gemessen wurde. Definitionsgemäß ist die Aufprallkraft die durch die Befestigungsteile der Probe aufgenommene Kraft.

Als Versuchsprobe kam ein Stoßfängerverstärkungsteil mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 zum Einsatz. Die Gesamtbreite der Probe in Breitenrichtung des Fahrzeugs betrug 1200 mm. Die Spanne des Bogenabschnitts betrug mit Ausnahme des rückseiti gen Fahrzeugbefestigungsabschnitts 800 mm. Die senkrechte Platte 12 war 400 mm breit und 100 mm hoch. Die senkrechte Platte 17 war in dem der Breite nach gelegenen Mittelbereich des Stoßfängerverstärkungsteils 10 angeordnet, während die senkrechten Platten 16 und 18 parallel zur senkrechten Platte 17 angeordnet und von ihr etwa 50 mm getrennt waren. Die Tie fe des Stoßfängerverstärkungsteils 10 in Lasteintragsrichtung F betrug 100 mm sowohl am Mittelbereich als auch an den End bereichen, während der breiteste Bereich der Fahrzeugbefesti gungseinheit 107 mm maß. Hierbei sind die waagerechten Plat ten 11A und 11B im Mittelbereich parallel und weisen zu den Enden der Endbereiche allmählich nach oben, um einen Winkel zur Waagerechten zu bilden. Die waagerechten Platten 11C und 11D sind im Mittelbereich auch parallel und weisen zu den En den der Endbereiche allmählich nach unten, um einen Winkel zur Waagerechten zu bilden. Das zur Herstellung dieses Auf baus verwendete Harzmaterial ist ein Polypropylenharz, das schlagfest ist, z. B. ein Propylen-Ethylen-Blockcopolymer.

Bei der zur Analyse eingesetzten Software handelte es sich um LS-DYNA (Version 9.40), entwickelt von Livermore Software Technology Corporation. Simulationen wurden unter Verwendung der folgenden Cowper-Symonds-Gleichung für Mate rialeigenschaften durchgeführt:

σ_y = σ_y0 [1 + (ε/C)^1/p]

Hierin sind σ_y die Fließspannung, σ_y0 die statische Fließspan nung, ε die Formänderungsgeschwindigkeit, und C und P sind Parameter. Tabelle 1 zeigt die Parameter und physikalischen Eigenschaften.

Tabelle 1

Parameter und physikalische Eigenschaften

Fig. 3 zeigt die Verformungsmenge als Funktion der Auf prallkraft in diesen Versuchen. Die Versuche wurden durchge führt, um einen Vergleich anzustellen zwischen einer herkömm lichen Form, bei der kein Winkel zwischen Lasteintragspositi on und Befestigungsposition am hinteren Ende gebildet ist, einer Form mit einem Winkel θ, der durch Wegbewegen der Last eintragsposition um etwa 4 mm von der waagerechten Position an beiden Enden des Stoßfängerverstärkungsteils gebildet ist, und einer Form, bei der ein noch größerer Winkel θ durch wei teres Wegbewegen der Lasteintragsposition von der Waagerech ten um etwa 12 mm gebildet ist. Die Länge der Versuchsprobe in Lasteintragsrichtung beträgt etwa 100 mm. Der Wert von tanθ an den Enden des Stoßfängerverstärkungsteils beträgt 0,04 bzw. 0,12.

Auf der Grundlage der Simulationsergebnisse der Stangen tests betrug die Verformungsmenge 75,0 mm beim herkömmlichen Modell, 74,9 mm bei 4 mm Verschiebung der Lasteintragspositi on und 75,1 mm bei 12 mm Verschiebung der Lasteintragspositi on. Anhand dieser Ergebnisse läßt sich bestimmen, daß eine sehr geringe Änderung der Verformungsmenge im Stangentest vorliegt, wenn die Lasteintragsposition verschoben wird. Auch beim gemessenen Aufprall ist die Differenz gering.

Dagegen war die Größe des im Barrierentest gemessenen Aufpralls ohne Verschiebung der Lasteintragsposition (im her kömmlichen Modell) mit 123 kN groß. Dieser Betrag fiel auf 117 kN bei 4 mm Verschiebung der Lasteintragsposition von der Waagerechten und sank weiter auf 111 kN bei 12 mm Verschie bung der Lasteintragsposition gegenüber der Waagerechten.

Daraus läßt sich ablesen, daß eine Verschiebung der Lastein tragsposition den Betrag der Aufprallkraft reduziert.

Anders ausgedrückt kann der Aufprall beim Aufpralltest gesenkt werden, indem ein Winkel zwischen der waagerechten Ebene und der Linie L gebildet wird, die die Lasteintragspo sition und die Befestigungsposition an der waagerechten Plat te verbindet, wobei die Verringerung mit zunehmendem Winkel größer wird. Somit kann dieser Aufbau das aufpralldämpfende Vermögen des Stoßfängerverstärkungsteils verbessern. Anderer seits kommt es zu keiner Aufpralländerung im Stangentest, egal ob die waagerechte Platte verschoben ist oder nicht. Mit dem Aufbau des Stoßfängerverstärkungsteils von Fig. 1 läßt sich also das aufpralldämpfende Vermögen im Barrierentest (Flächenlast) verbessern, während die aufpralldämpfende Ei genschaft für den Stangentest (Punktlast) gewahrt bleibt.

Im folgenden wird das zum Aufbau des Stoßfängerverstär kungsteils verwendete Harzmaterial beschrieben. Das Stoßfän gerverstärkungsteil der Erfindung ist aus einem Harzmaterial hergestellt, das nicht auf eine bestimmte Harzart beschränkt ist, sofern das Material als Verstärkungsteil dienen kann. Das Stoßfängerverstärkungsteil kann aus einem Material herge stellt sein, das ein Harz auf Olefinbasis oder eine Harzzu sammensetzung auf Olefinbasis aufweist. Da Harze auf Olefin basis eine geringere relative Dichte als andere Harze haben, kann die Einheit ein leichtes Gewicht haben. Für Harzzusam mensetzungen auf Olefinbasis treffen die gleichen Aspekte zu.

Harze auf Olefinbasis unterliegen keiner besonderen Ein schränkung und können aufweisen: Homopolymere von α-Olefin, z. B. Ethylen, Propylen, Buten-1, Penten-1, Hexen-1, 3-Me thylbuten-1, 4-Methylpenten-1 oder aus dem (den) o. g. α- Olefin(en) hergestellte Copolymere mit andere ungesättigten Monomeren. Alternativ sind andere Copolymere möglich, die mindestens zwei Arten von Monomeren aufweisen, die aus α- Olefin mit mehr als drei Kohlenstoffatomen und Ethylen ausge wählt sind. Diese Stoffe können einzeln oder in Kombination verwendet werden.

Bevorzugt von den o. g. Stoffen sind Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen niedriger Dichte, Linearpolyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Harze auf Ethylenbasis, z. B. Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer, und Harze auf Propylenbasis, z. B. isotaktisches Polypropy len, syndiotaktisches Polypropylen und Propylen-Ethylen- Blockcopolymer. Am stärksten bevorzugt sind Propylenharze.

Ferner sind andere nutzbare Harzzusammensetzungen auf Olefinbasis jene, die mindestens ein thermoplastisches Ela stomer und/oder mindestens einen anorganischen Füller enthal ten.

Thermoplastische Elastomere können Elastomere auf Ole finbasis oder Elastomere auf Styrolbasis aufweisen. Zu Ela stomeren auf Olefinbasis können gehören: Ethylen-Propylen-Co polymerkautschuk, Ethylen-Propylen-Copolymerkautschuk auf nichtkonjugierter Dienbasis, Ethylen-Buten-1-Copolymerkau tschuk, Ethylen-Buten-1-Copolymerkautschuk auf nichtkonju gierter Dienbasis, Propylen-Butadien-Copolymerkautschuk, Co polymer auf Ethylen-Octen-Basis und andere amorphe statisti sche Elastomere auf Olefinbasis, die hauptsächlich Olefin enthalten. Zu nichtkonjugierten Dienen gehören Dicyclopenta dien, 1,4-Hexadien, Cyclooctadien, Methylnorbornen, Ethyli dennorbornen.

Zu Elastomeren auf Styrolbasis gehören Styrol-Butadien- Blockcopolymer, Styrol-Isopren-Blockcopolymer, hydriertes Styrol-Isopren-Blockcopolymer, styrolgepfropfter Ethylen- Propylen-Copolymerkautschuk, styrolgepfropfter Ethylen-Propy len-Copolymerkautschuk auf nichtkonjugierter Dienbasis, Sty rol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymerkautschuk.

Zu anorganischen Füllern, die in die Harze eingebaut werden können, zählen Talk, Glimmer, Wollastonit, Calciumcar bonat, Bariumsulphat, Magnesiumcarbonat, Ton, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Calciumsulphid, Kohlefasern, Glasfasern, Me tallfasern, Titanoxid, Kohleschwarz, Magnesiumhydroxid und Diatomeenerde.

Zu Zusatzstoffen zum Harz oder zu den Harzzusammenset zungen gehören Antioxidationsmittel, Ultraviolettabsorber, Gleitmittel, Pigmente, Antistatikmittel, Kupferkorrosions hemmstoffe, Neutralisationsmittel und Nukleierungsmittel.

In der o. g. Ausführungsform wird das Stoßfängerverstär kungsteil mit vier waagerechten Platten beschrieben. Aller dings liegt auf der Hand, daß die Anzahl von Platten unter Berücksichtigung der Forderungen für die Aufpralldämpfung auf eine geeignete Anzahl eingestellt sein sollte. Gleiches gilt für die Anzahl senkrechter Platten, die parallel zur Lastein tragsrichtung angeordnet sind. Ferner sind die waagerechten Platten im Mittelabschnitt des Stoßfängerverstärkungsteils von Fig. 1 horizontal zur Waagerechten angeordnet und können einen Winkel zur waagerechten Ebene bilden, der zu den Enden allmählich größer wird. Allerdings können die waagerechten Platten im Mittelbereich auch einen Winkel zur Waagerechten bilden. In der bevorzugten Ausführungsform sind beide Enden des Stoßfängerverstärkungsteils offen. Allerdings können an den Enden auch senkrechte Platten vorgesehen sein. Auf diese Weise können zahlreiche Abwandlungen und Änderungen an der bevorzugten Ausführungsform vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Das erfindungsgemäße Stoßfängerverstärkungsteil kann den Aufprallbetrag beim Barrierentest (Flächenlast) reduzieren, während es befriedigende aufpralldämpfende Eigenschaften für den Stangentest (Punktlast) wahrt. Durch Gebrauch eines Harz materials läßt sich das Stoßfängerverstärkungsteil als ein teiliges Stück durch Spritzgießen, Spritz-/Preßformen, Preß formen u. ä. herstellen, wodurch man ein leichtes Produkt mit geringeren Produktionskosten erreicht.

Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung näher dargestellt und beschrieben wurden, sollte ver ständlich sein, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Stoßfängerverstärkungsteil, das aus einem Harzmaterial ausgebildet und zwischen einer Stoßfängerverkleidung und einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, wobei das Teil aufweist:
mehrere waagerechte Platten, die etwa entlang einer waa gerechten Ebene angeordnet sind; und
mehrere senkrechte Platten, die mit den waagerechten Platten einstückig verbunden und etwa entlang einer senkrechten Ebene angeordnet sind;
wobei eine Linie, die eine Lasteintragsposition am vor deren Ende der waagerechten Platte auf der Stoßfänger verkleidungsseite und eine Befestigungsposition hinten am Verstärkungsteil auf der Fahrzeugkarosserieseite ver bindet, einen Winkel zur waagerechten Ebene bildet.

2. Stoßfängerverstärkungsteil nach Anspruch 1, wobei die Linie, die die Lasteintragsposition mit der Befesti gungsposition verbindet, parallel zur waagerechten Ebene nahe der der Breite nach gelegenen Mitte des Stoßfänger verstärkungsteils ist, aber einen Winkel zur waagerech ten Ebene an den Enden des Stoßfängerverstärkungsteils bildet, wobei der Winkel mit zunehmender Entfernung von der Mitte größer wird.

3. Stoßfängerverstärkungsteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Seiten der waagerechten Platten an den der Breite nach gelegenen Enden des Stoßfängerverstärkungsteils of fen sind.

4. Stoßfängerverstärkungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die waagerechten Platten so konfiguriert sind, daß die vorderen Enden der waagerechten Platten selbst einen Winkel zur waagerechten Ebene bilden.

5. Stoßfängerverstärkungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Verlängerungsteile, die einen Winkel zur waagerechten Ebene bilden, zu den vorderen Enden der waagerechten Platten zugefügt sind, die etwa entlang der waagerechten Ebene positioniert sind.

6. Stoßfängerverstärkungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich senkrecht erstreckende Rippen zu den vorderen Enden der waagerechten Platten zugefügt sind, die etwa entlang der waagerechten Ebene positioniert sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines Stoßfängerverstärkungs teils nach einem der Ansprüche 1 bis 6.