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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugkarosserien und insbesondere energieabsorbierende Fahrzeugplatten-Montagestrukturen.
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Automobilkarosserien bestehen üblicherweise aus einer Anzahl von Metallplatten, die an darunterliegenden steifen Rahmenteilen befestigt sind. Eine solche Platte ist eine Frontkotflügelstruktur. Der Kotflügel ist an einem Sockelbauteil angeordnet, das am steifen Fahrzeugrahmen befestigt ist oder in anderer Weise einen Teil davon bildet. Kotflügelbefestigungsklammern, die bei einem Anprall einer Knickverformung unterliegen, wie im US Patent
US 8,182,027 B2 offenbart, wurden zur Befestigung des Kotflügels am Sockelbauteil und zur Absorption der Stoß- bzw. Anprallenergie vorgeschlagen.
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Derartige Energieabsorptionselemente werden dazu verwendet, um Fußgänger, insbesondere die Köpfe von Fußgängern, zu schützen, wenn ein Fahrzeug mit einem Fußgänger in Kontakt gelangt.
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Ferner offenbart die
JP 2002-284 041 A ein mit einem Fluid, beispielsweise Öl, gefülltes Energieabsorptionselement, das entsprechend abgedichtet ist, um ein Austreten des Fluids zu vermeiden, und das mit dem Stoßfänger verklebt wird.
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Trotz der Verwendung von energieabsorbierenden Klammern in Verbindung mit Frontkotflügeln ist es nach wie vor gewünscht, eine energieabsorbierende Fahrzeugkotflügelkonstruktion zu schaffen, die leicht und kostengünstig mit einem minimalen Freiraum realisiert werden kann, während dennoch der benötige Widerstand gegen eine Spitzenanprallkraft sowie eine minimale Verformungswegstrecke erzielt werden können. Die Schaffung einer derartigen Kotflügelkonstruktion für ein Fahrzeug ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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KURZFASSUNG
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Hierbei wird erfindungsgemäß eine Frontkotflügel für ein Fahrzeug vorgeschlagen, aufweisend: einen Frontkotflügel mit einem Außenabschnitt und einem Verbindungsabschnitt sowie ein Seitenbauteil. Ein Energieabsorptionselement befestigt den Verbindungsabschnitt des Frontkotflügels am Seitenbauteil, wobei das Energieabsorptionselement aus einem geschäumten Thermoplast besteht, als Block ausgebildet ist und entlang der gesamten Länge des Frontkotflügels das Seitenbauteil überlagernd verläuft. Der geschäumte Thermoplast weist eine Dichte auf, so dass das Energieabsorptionselement einen vorgegebenen maximalen Spitzenlastwiderstand vor der Verformung bei einer vorgegebenen Verformungswegstrecke hat, um die Energie von Stößen, die auf den Frontkotflügel wirken, zu absorbieren. Das Energieabsorptionselement umfasst eine Mehrzahl von an einer passenden Stelle eingeschäumten Muttern, um Befestigungsmittel aufzunehmen, welche das Energieabsorptionselement am Frontkotflügel befestigen.
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Das Energieabsorptionselement kann einen konstanten Querschnitt aufweisen und derart ausgestaltet sein, dass es eine konstante Last über eine gesamte Länge es Frontkotflügels aufbringt.
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Das Energieabsorptionselement kann aus einem geschäumten Block mit ausgeschnittenen Abschnitten an vorgegebenen Stellen entlang der Länge des Energieabsorptionselements bestehen. Das Energieabsorptionselement kann aus einer Reihe von an den jeweiligen Enden aneinanderstoßenden geschäumten Blöcken bestehen.
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Figurenliste
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Die verschiedenen Merkmale, Vorteile und sonstigen Verwendungen der vorliegenden Energieabsorptionsvorrichtung für einen Fahrzeugkotflügel werden aus er nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnung ersichtlich; hierbei zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Energieabsorptionsvorrichtung für einen Fahrzeugkotflügel;
- 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2 in 1, zur Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung, die zusammen mit einem Fahrzeugkotflügel verwendet wird;
- 3 eine perspektivische Darstellung der in 2 gezeigten Energieabsorptionsvorrichtung für einen Fahrzeugkotflügel;
- 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 in 3, zur Darstellung der Befestigung der Energieabsorptionsvorrichtung für einen Fahrzeugkotflügel an einem steifen bzw. festen Fahrzeugteil;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines anderen Aspekts einer Energieabsorptionsvorrichtung für einen Fahrzeugkotflügel, die in dem in 1 gezeigten Fahrzeug zur Anwendung kommt; und
- 6 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 9-9 in 5.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Energieabsorptionsvorrichtung für einen Fahrzeugkotflügel stellt einen Widerstand gegen eine Spitzenanprallkraft sowie eine minimale Verformungswegstrecke bei erhöhten Energieabsorptionseigenschaften bereit, wenn sie zwischen dem Fahrzeugkotflügel und einem darunter liegenden festen bzw. steifen Fahrzeugrahmenteil genutzt wird. Die Energieabsorptionsvorrichtung kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden, um maximale Kraft- bzw. Last- und Deformationshuberfordernisse zu erfüllen.
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In verschiedenen Aspekten umfasst die Energieabsorptionsvorrichtung ein Energieabsorptionselement das aus Schaum, hohlen Nocken oder einem Wabenkörper besteht, die fest zwischen dem Fahrzeugfrontkotflügel und einem darunterliegenden Kotflügelträger, beispielsweise einem Sockelseitenbauteil, das einen Teil des Fahrzeugrahmens bildet oder daran angebracht ist, angeordnet sind. Das Energieabsorptionselement kann sich im Wesentlichen über die gesamte longitudinale Länge des Frontkotflügels erstrecken, um einen erhöhten Energieabsorptionsschutz zu bieten.
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1 zeigt allgemein einen Aspekt eines Motorfahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 hat einen Fahrzeugkorpus 12 mit einer Haube 14, einem Frontkotflügel 16 und einer Grenzlinie bzw. einem Spalt 18, die/der entlang der Länge des Fahrzeugs 10 zwischen der Haube 14 und dem Frontkotflügel 16 verläuft. Die Haube 14 (die aus Metall bestehen kann) ist grundsätzlich über einem Motorraum 20 angeordnet, so dass die Haube 14 geöffnet werden kann, um Zugriff auf den Motorraum 20 zu erhalten. Die Haube 14 kann aus mehreren Platten, beispielsweise einem äußeren Haubenteil 22 und einem inneren Haubenteil 24 (siehe 2) gebildet sein. Der Frontkotflügel 16, der aus Metall oder Kunststoff bestehen kann, ist zu einer Seite des äußeren Haubenteils 22 hin angeordnet. Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben werden wird, ist der Frontkotflügel 16 an einem Seiten- oder Sockelbauteil oder einer -anordnung, die allgemein als Element 25 bezeichnet wird, das entlang der Länge des Fahrzeugs 10 liegt, angebracht.
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Bezug nehmend auf 2 liegt das innere Haubenteil 24 an einer unteren Seite des äußeren Haubenteils 22. Das innere Haubenteil 24 kann derart am äußeren Haubenteil 22 angebracht sein, dass beispielsweise ein Außenkantenabschnitt 26 des äußeren Haubenteils 22 einen Außenflansch 28 des inneren Haubenteils 24, der in Fahrzeugbreitenrichtung nach außen ragt, umsäumt. Jeder andere geeignete Verbindungsaufbau kann ebenso verwendet werden, um das innere und äußere Haubenteil 22, 24 zu verbinden.
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Das Seiten- oder Sockelbauteil 30 befindet sich unter der Grenzlinie 18 zwischen der Haube 14 und dem Frontkotflügel 16. Das Sockelbauteil 30 verläuft allgemein zusammen mit der Grenzlinie 18 in Längsrichtung des Fahrzeugs 10. Das Sockelbauteil 30 kann ein oberes Sockelbauteil 32 und ein unteres Sockelbauteil 34 umfassen. Das obere Sockelbauteil 32 hat einen vertikalen Abschnitt 36, der mit einem horizontalen Abschnitt 38 verbunden ist, und hat, in Längsrichtung des Fahrzeugs 10 betrachtet, einen einigermaßen L-förmigen Querschnitt. Das untere Sockelbauteil 34 hat einen horizontalen Abschnitt 40, der mit einem vertikalen Abschnitt 42 verbunden ist, und hat, in Längsrichtung des Fahrzeugs 10 betrachtet, einen einigermaßen L-förmigen Querschnitt. Die oberen und unteren Sockelbauteile 32 und 34 können auf jede geeignete Weise, beispielsweise durch Befestigungselemente, Schweißen, etc., verbunden werden. Bei einigen Aspekten arbeiten das obere Sockelbauteil 32 und das untere Sockelbauteil 34 zusammen, um einen geschlossenen Raum oder Bereich auszubilden, der sich in Längsrichtung des Fahrzeugs 10 erstreckt. Andere Konfigurationen für das Sockelbauteil 30, beispielsweise mit einem U-förmigen oberen Element, das mit einem L-förmigen unteren Element verbunden ist, sind möglich.
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Bezug nehmend auf die 2 und 3 hat der Frontkotflügel 16 eine äußere Wand 44, die von einem oberen Endabschnitt 46 der äußeren Wand 44 vertikal nach unten in Richtung zu einem Vorderrad des Fahrzeugs 10 verläuft. Eine innere Wand 48 verläuft vom oberen Endabschnitt 46 der Grenzlinie 18 zu einer horizontalen Verbindungswand 50, die zumindest teilweise unter der Haube 14 angeordnet ist.
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Eine Energieabsorptionsvorrichtung oder ein Energieabsorptionselement 52 ist zwischen der horizontalen Verbindungswand 50 des Frontkotflügels 16 und dem horizontalen Abschnitt oder der horizontalen Fläche 38 des Sockelbauteils 30 (nachfolgend einfach als „Sockel 30“ bezeichnet) angeordnet. Die Energieabsorptionsvorrichtung 52 ist, in den in den 2 bis 4 gezeigten Aspekten, aus einem geschäumten Block oder einer Reihe von an den jeweiligen Enden aneinanderstoßenden kürzeren Blöcken gebildet, der/die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Frontkotflügels 16 und den beabstandeten horizontalen Abschnitt 38 des Sockels 30 erstrecken.
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Bei einem Aspekt besteht das Energieabsorptionselement 52 aus einem geschäumten Thermoplast, beispielsweise Polypropylen oder Polyurethan. Die Dichte des geschäumten Materials 52 sowie das Vorhandensein von ausgeschnittenen Abschnitten an vorgegebenen Stellen entlang der Länge des Energieabsorptionselements 52 ermöglichen eine Feineinstellung, so dass das Energieabsorptionselement 52 einen vorgegebenen maximalen Spitzenlastwiderstand vor der Verformung bei einer vorgegebenen Verformungswegstrecke hat, um die Energie von Stößen, die auf den Frontkotflügel 16 wirken, zu absorbieren.
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Das Energieabsorptionselement 52 kann, abhängig von der äußeren Gestalt des Frontkotflügels 16 entlang der Länge des Sockels 30, ein Block mit konstantem Querschnitt oder ein Block mit variierender Höhe und lateraler Breite oder variierendem Querschnitt sein.
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Das Energieabsorptionselement 52 kann durch geeignete Mittel, einschließlich eines Klebstoffs, Befestigungsmitteln, etc., fest an der horizontalen Verbindungswand 50 des Frontkotflügels 16 und der horizontalen Fläche 38 des Sockels 30 befestigt werden. Lediglich beispielhaft zeigen die 2, 3 und 4 die Verwendung von Bolzen bzw. Schrauben 60, die einen Gewindeschaftabschnitt 62 haben, der in eine Bohrung 64 in der horizontalen Verbindungswand 50 des Frontkotflügels 16 durch eine Gewindemutter bzw. Mutter 64 gehend eingefügt ist, die an dem Energieabsorptionselement 52 montiert oder befestigt ist. Die Mutter 64 kann an einer passenden Stelle in dem Energieabsorptionselement 52 eingeschäumt oder auf andere Weise fest am Energieabsorptionselement 52 angebracht sein.
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Bei einem offenen Sockelaufbau, der einen Zugang zur Bodenfläche der horizontalen Verbdingungswand 38 des Sockels 30 ermöglicht, können in ähnlicher Weise Mutter(n) 64 und Schraube(n) 60 verwendet werden, um die Bodenfläche des Energieabsorptionselements 52 mit dem horizontalen Verbindungsabschnitt 38 des Sockels 30 zu verbinden.
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Bei einem beispielsweise in 2 gezeigten geschlossenen Sockelaufbau kann das Energieabsorptionselement 52 mittels Klebstoff am horizontalen Verbindungsabschnitt 38 befestigt werden.
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Anprallkräfte, die durch den Kopf und/oder den oberen Torso eines Fußgängers auf den Frontkotflügel 16 aufgebracht werden, werden durch das Energieabsorptionselement 52 bis zu einer Spitzenkraft bzw. -last absorbiert. Nachdem die Spitzenkraft erreicht ist, verformt sich das Energieabsorptionselement 52 bis zu einem vorgegebenen Grad und eine Verformungswegstrecke, die durch die Eigenschaften des Material, das das Energieabsorptionselement 52 bildet, sowie die Struktur des Energieabsorptionselements 52 vorbestimmt sind, um die Aufprallenergie zu absorbieren und die Verletzungen des Fußgängers zu minimieren.
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Die 5 und 6 zeigen einen anderen Aspekt einer Energieabsorptionsvorrichtung 90, die an und zwischen der horizontalen Verbindungswand 50 des Frontkotflügels 16 und dem horizontalen Abschnitt 38 des Sockels 30 angeordnet und befestigt ist. Bei diesem Aspekt hat die Energieabsorptionsvorrichtung 90 die Form eines Polymerelements, das aus einer gestreckten Basis 92 besteht, die fest mit dem horizontalen Abschnitt 38 des Sockels 30 in Eingriff steht. Eine Mehrzahl von Seite an Seite angeordneten Nocken, die alle mit Bezugszeichen 94 bezeichnet sind, sind einheitlich mit der Basis 92 verbunden und ragen in eine Richtung von der Basis 92 nach außen. Die Nocken 94, die irgendeine vorgegebene geometrische Gestalt haben können, sind in den 8 und 9 beispielhaft mit vier Seitenwänden, die auch als Scherwände bezeichnet werden, dargestellt, die von einem Ende mit großem Durchmesser an der Basis 92 hin zu einem schmaleren Ende an einer Frontwand 98, die der horizontalen Verbindungswand 50 des Frontkotflügels 16 zugewandt ist, kegelförmig zulaufend ausgebildet sind. Die Dicke und Form sowie die Anordnung von Öffnungen in ausgewählten Abschnitten der Scherwände 96 und einer Frontwand 98 schaffen einen vorgegebenen Spitzenlastwiderstand vor dem Einknicken oder Verformen der Scherwände 96. Während des Einknickens absorbieren die Scherwände 96 die Aufprallenergie.
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Wie in 5 gezeigt ist, kann die Basis 92 mit dem horizontalen Abschnitt 38 des Sockel 30 durch Zungen bzw. Rasten verbunden sein, die von der Basis 92 in entsprechende Öffnungen, die in einem oberen Bereich 104 des Sockels 30 definiert sind, verlaufen. Die Basis 92 kann auch mittels Klebstoff mit dem horizontalen Abschnitt 38 des Sockels 30 verbunden sein.
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Wie in 6 gezeigt ist, kann eine Mutter 64 mit der Frontwand 98 der Nocken 94 verklebt oder in die Frontwand 98 eingegossen sein. Die Mutter 64 nimmt den Gewindeschaft 62 einer Schraube 60 auf, die durch eine Öffnung in der horizontalen Verbindungswand 50 des Frontkotflügels 16 verläuft, um die Nocken 94 fest mit dem Frontkotflügel 16 zu verbinden. Die Muttern 64 können in allen Nocken 94 oder alternativ nur in bestimmten Nocken 94 vorgesehen sein.
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Die einzigartige, hier offenbarte Energieabsorptionsvorrichtung erreicht, im Vergleich zu diskreten Lastpunkten bei den vormals verwendeten, beabstandeten Kotflügelbefestigungen, eine konstante Last über im Wesentlichen die gesamte Länge des Frontkotflügels.
