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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich auf einen Deflektor zum Verringern von Eindringungen in den Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wenn es einem Test mit starrem Hindernis und geringer Überdeckung unterzogen wird, und zum Verringern der Masse solcher Deflektoren.
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HINTERGRUND
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Landfahrzeuge werden durch verschiedene Tests, einschließlich Frontalaufprallen, Seitenaufprallen, Heckaufprallen, Überschlägen und anderen Tests, auf Unfallverhalten geprüft. Frontalaufpralltests wurden bereits früher entwickelt, wobei spezifiziert wurde, dass ein Fahrzeug mit einem Hindernis zwischen den Rahmenträgern, die sich, bezogen auf das Fahrzeug, in Längsrichtung erstreckt, zusammenstößt. Bei dieser Art von Test stellten die Rahmenträger den primären Halt für die Fahrzeugkarosserie bereit. Zwischen einem vorderen Stoßfänger und den Rahmenträgern angeordnete Aufpralldosen absorbieren einen Teil der Kraft des Frontalaufpralls auf den vorderen Stoßfänger. Strukturen, die Aufpralldosen, die zusammengedrückt werden, beeinträchtigen, können beim Erreichen erfolgreicher Testergebnisse bei Frontalaufprallcrashtests Probleme verursachen. Das Ausmaß jeder Eindringung in den Fahrgastraum wird an der unteren Scharniersäule, an der Fußstütze, am linken Fußblech, am Bremspedal, am Feststellbremspedal, am Schweller, an der Lenksäule, an der oberen Scharniersäule, am oberen Armaturenbrett und an der linken Instrumententafel gemessen.
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Ein Test mit starrem Hindernis und geringer Überdeckung des Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) simuliert Frontalaufpralle auf ein starres Hindernis mit geringer Überdeckung. Bei dem vorgeschlagenen Test prallt das Fahrzeug auf ein starres Hindernis mit einem pfostenähnlichen Radius von sechs Zoll an einer Ecke bei einer 40%-igen Überdeckung mit 40 Meilen pro Stunde auf. Der Aufprall erfolgt außerhalb der Rahmenträger und die Rahmenträger stellen einen minimalen Widerstand gegen die Eindringung in den Fahrgastraum bereit.
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Deflektoren, die am äußeren Ende eines Fahrzeugstoßfängers befestigt sind, wurden geprüft und haben Eindringungen in den Fahrgastraum verringert. Ein Problem bei Deflektoren, die am vorderen Stoßfänger befestigt sind, besteht darin, dass sie die Effektivität von der Crashsicherheit dienenden Gegenmaßnahmen bei anderen Frontalaufpralltests beeinträchtigen oder gefährden können. Eine zusätzliche Verringerung von Eindringungen bei den Ergebnissen des Tests mit starrem Hindernis und geringer Überdeckung (SORB-Test – Small Overlap Rigid Barrier-Test) wird gewünscht, die kein übermäßiges Gewicht hinzufügt und kosteneffektiv ist.
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Ziel dieser Offenbarung ist eine Lösung der vorstehend beschriebenen und weiterer Probleme entsprechend der nachfolgenden Zusammenfassung.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung wird ein Deflektor offenbart, der ein unteres Rohr und ein oberes Rohr umfasst. Das untere Rohr umfasst einen unteren/vorderen Teilabschnitt, der sich von einem Stoßfänger nach außen erstreckt, und einen Zwischenteilabschnitt, der sich von einem unteren/äußeren Ende des unteren/vorderen Teilabschnitts zu einem Zwischengleitblech erstreckt. Das obere Rohr umfasst einen oberen/vorderen Teilabschnitt, der sich vom Stoßfänger nach außen erstreckt, und einen hinteren Teilabschnitt, der sich von einem oberen/äußeren Ende des oberen Rohres zu einem hinteren Gleitblech erstreckt. Das Zwischengleitblech und das hintere Gleitblech sind dazu ausgelegt, bezogen auf den Rahmenträger nach hinten zu gleiten.
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Gemäß anderen Aspekten dieser Offenbarung können sich der untere/vordere Teilabschnitt und der obere/vordere Teilabschnitt bezogen auf den Rahmenträger in einem spitzen Winkel α vom Stoßfänger nach hinten erstrecken. Der Zwischenteilabschnitt kann gerade sein und ein erstes inneres Ende haben, das nicht am Rahmenträger befestigt ist, und der hintere Teilabschnitt kann gerade sein und ein zweites inneres Ende haben, das nicht am Rahmenträger befestigt ist.
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Das untere Rohr kann ein erstes Aluminiumrohr umfassen, das mit einer ersten Kohlenstofffaserhülle verstärkt ist, die den unteren/vorderen Teilabschnitt und den Zwischenteilabschnitt bedeckt. Das obere Rohr kann ein zweites Aluminiumrohr umfassen, das mit einer zweiten Kohlenstofffaserhülle verstärkt ist, die den oberen/vorderen Teilabschnitt und den hinteren Teilabschnitt bedeckt. Das untere Rohr und das obere Rohr können jeweils ein Aluminiumrohr umfassen, das mit einer Kohlenstofffaserhülle verstärkt ist.
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Gemäß anderen Aspekten dieser Offenbarung wird eine Frontanordnung für ein Fahrzeug offenbart, die einen Deflektor umfasst, der einen an einem Stoßfänger befestigten vorderen Teilabschnitt umfasst, der sich vom Stoßfänger nach außen erstreckt, und einen verstärkenden Teilabschnitt, der sich von einem äußeren Ende des vorderen Teilabschnitts zu einem Rahmenträger erstreckt, wobei der vordere Teilabschnitt und der verstärkende Teilabschnitt Teile eines Aluminiumrohres sind, das mit einer Kohlenstofffaserhülle bedeckt ist.
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Gemäß weiteren Aspekten dieser Offenbarung kann, da es sich auf die Frontanordnung bezieht, eine im Allgemeinen dreieckige planare Strebe vorgesehen sein, die am vorderen Teilabschnitt und am verstärkenden Teilabschnitt in einem Innenwinkel befestigt ist, der vom vorderen Teilabschnitt und vom verstärkenden Teilabschnitt definiert wird. Ein Gleitblech kann an einem distalen Ende des verstärkenden Teilabschnitts befestigt sein, das einer am Rahmenträger befestigten Punktbeweglichkeitshalterung gegenübersteht.
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Die Frontanordnung kann weiter ein unteres Rohr umfassen, das einen unteren/vorderen Teilabschnitt beinhaltet, der am Stoßfänger befestigt ist, und einen Zwischenteilabschnitt, der ein erstes inneres Ende hat, das nicht am Rahmenträger befestigt ist, und wobei der verstärkende Teilabschnitt ein zweites inneres Ende hat, das nicht am Rahmenträger befestigt ist. Die Frontanordnung kann weiter eine im Allgemeinen dreieckige planare Strebe umfassen, die am unteren/vorderen Teilabschnitt und am Zwischenteilabschnitt in einem Innenwinkel befestigt ist, der durch den unteren/vorderen Teilabschnitt und den Zwischenteilabschnitt definiert wird. Ein Gleitblech kann an einem distalen Ende des Zwischenteilabschnitts befestigt sein, das einem am Rahmenträger befestigten äußeren Mittelträger gegenübersteht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird ein Verfahren zum Herstellen eines SORB-Deflektors offenbart, das das Biegen eines Aluminiumrohres, um einen Stoßfängerbefestigungsabschnitt, einen vorderen Teilabschnitt, der sich nach hinten und außen vom Stoßfängerbefestigungsbereich zu einem äußeren Ende erstreckt, und einen verstärkenden Teilabschnitt, der sich nach hinten vom äußeren Ende zu einem distalen Ende, das einem Rahmenträger gegenübersteht, erstreckt, umfasst, das Anschweißen eines Gleitblechs an das distale Ende und das Umhüllen des Aluminiumrohres mit einer kohlenstofffaserverstärkten Harzschicht umfasst.
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Gemäß weiteren Aspekten dieser Offenbarung kann, da es sich auf das Verfahren bezieht, das Verfahren weiter das Anschweißen einer inneren planaren Strebe in einem Innenwinkel umfassen, der vom vorderen Teilabschnitt und vom verstärkenden Teilabschnitt definiert wird.
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Das Verfahren kann weiter das Biegen eines unteren Aluminiumrohres, um einen unteren Stoßfängerbefestigungsabschnitt, einen unteren/vorderen Teilabschnitt, der sich nach hinten und außen vom unteren Stoßfängerbefestigungsbereich zu einem unteren/äußeren Ende erstreckt, und einen Zwischenteilabschnitt, der sich vom unteren/äußeren Ende zu einem unteren/distalen Ende erstreckt, das dem Rahmenträger gegenübersteht, zu umfassen, das Anschweißen eines unteren Gleitblechs an das untere/distale Ende, das Umhüllen des unteren Aluminiumrohres mit einer kohlenstofffaserverstärkten Harzschicht und das Montieren des unteren Aluminiumrohres am Aluminiumrohr umfassen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Verfahren weiter das Anschweißen einer unteren inneren planaren Strebe in einem Innenwinkel umfassen, der vom unteren/vorderen Teilabschnitt und vom Zwischenteilabschnitt definiert wird.
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Die vorstehenden und weitere Aspekte dieser Offenbarung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine ausschnittsweise Unteransicht eines Teils eines vorderen Endes eines Fahrzeugs, das einen Doppelrohrdeflektor umfasst, der sich diagonal erstreckende vordere Teilabschnitte und verstärkende Teilabschnitte umfasst, die gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung zum Rahmenträger zurück verlaufen;
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2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1;
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3 ist eine Unteransicht eines Doppelrohrdeflektors aus 1;
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4 ist eine Draufsicht eines Doppelrohrdeflektors aus 1;
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5 ist eine Seitenansicht eines Doppelrohrdeflektors aus 1;
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6 ist eine Unteransicht bzw. perspektivische Seitenansicht eines Doppelrohrdeflektors aus 1;
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7 ist eine Unteransicht einer SORB-Kollisionssimulation eines Fahrzeugs, das mit einem Doppelrohrdeflektor ausgerüstet ist, der aus einem mit Kohlenstofffaser umhüllten Aluminiumrohr besteht;
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8 ist eine Unteransicht einer SORB-Kollisionssimulation eines Fahrzeugs, das mit einem Doppelrohrdeflektor ausgerüstet ist, der aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl (HSLA – High-Strength Low-Alloy) besteht; und
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9 ist ein Diagramm, das das Ausmaß der Eindringung an verschiedenen Stellen in den Fahrgastraum eines Standardfahrzeugs im Vergleich zu einem Standardfahrzeug mit einem Doppelrohrdeflektor, der aus einem mit Kohlenstofffaser umhüllten Aluminiumrohr besteht, im Vergleich zu einem Doppelrohrdeflektor, der aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl (HSLA) besteht, und einem Doppelrohrdeflektor, der aus einem Borlegierungsrohr besteht, zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Eine ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist nachstehend bereitgestellt. Die offenbarten Ausführungsformen sind Beispiele der Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die in dieser Anmeldung offenbart werden, sind nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Erfindung umzusetzen ist.
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Bezug nehmend auf 1, ist eine Deflektoranordnung 10 gezeigt, die Teil einer Frontanordnung 12 eines Fahrzeugs 14 ist. Die Frontanordnung 12 umfasst einen Rahmenträger 16, der hinter einem Stoßfänger 18 angeordnet ist. Zwischen dem Stoßfänger 18 und dem Rahmenträger 16 sind mehrere Aufpralldosen 20 bereitgestellt. Die Aufpralldosen sind vorgesehen, um den Aufprall bei einer Frontalkollision zu absorbieren, und sind konzipiert, um bei einer Kollision zerdrückt zu werden, um Knautschraum und Energieabsorption bereitzustellen.
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Frontalkollisionstests wurden ursprünglich entwickelt, um die Struktur eines Fahrzeugs zu testen, wenn es mit einem Hindernis kollidiert, das sich zwischen den Rahmenträgern 16 des Fahrzeugs 14 befand. In der Folge wurde ein Test mit starrem Hindernis und geringer Überdeckung entwickelt, um die Fahrzeuge zu testen, wenn sie mit einem starren Hindernis kollidieren, das so versetzt ist, dass es das Fahrzeug außerhalb der Rahmenträger 16 berührt.
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Die Deflektoranordnung 10 umfasst einen unteren Teilabschnitt 22. Der untere Teilabschnitt 22 umfasst einen unteren/inneren vorderen Teilabschnitt 24, der sich zu einem unteren/äußeren Ende 26 erstreckt. Ein Zwischenteilabschnitt 28, oder verstärkender Teilabschnitt des unteren vorderen Teilabschnitts 24, ist vorgesehen, der sich vom unteren/äußeren Ende 26 zum Rahmenträger 16 hin erstreckt. Ein Gleitblech 30 ist an einem distalen Ende 32 des unteren Teilabschnitts 22 vorgesehen. Das Gleitblech 30 ist vorgesehen, um die gleitende Bewegung des distalen Endes 32, bezogen auf den Rahmenträger 16, in Längsrichtung nach hinten zu ermöglichen.
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Die Deflektoranordnung 10 umfasst auch ein oberes Rohr 36. Das obere Rohr 36 umfasst einen oberen/vorderen Teilabschnitt 38. Der obere/vordere Teilabschnitt 38 ist mit einem hinteren Teilabschnitt 40, oder verstärkenden Teilabschnitt des oberen/vorderen Teilabschnitts 38, an einem oberen/äußeren Ende 42 des oberen Rohres 36 verbunden. Am Rahmenträger 16 ist eine Punktbeweglichkeitshalterung 44 vorgesehen. Ein distales Ende 45 des oberen Rohres 36 befindet sich im Abstand zur Punktbeweglichkeitshalterung 44, steht dieser aber gegenüber.
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Der Rahmenträger 16 umfasst einen äußeren Mittelträger 46 und einen inneren Mittelträger 48, die vorgesehen sind, um die Fahrzeugstruktur am vorderen Ende 12 des Fahrzeugs zu verstärken. Ein Stützträger 50 erstreckt sich vom Rahmenträger 16 nach oben und außen. Die Stützträgerverstärkung 50 ist vorgesehen, um den vorderen Kotflügel und die vordere Struktur des Fahrzeugs um das Vorderrad herum zu stützen.
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Bezug nehmend auf 2, wird ein Querschnitt durch den unteren Teilabschnitt 22 vorgenommen. Der untere Teilabschnitt 22 besteht aus einem Aluminiumrohr 52, das von einer Kohlenstofffaserharzschicht 54 umhüllt ist. Das umhüllte Aluminiumrohr 52 stellt eine stabile und leichtgewichtige Basis für die Deflektoranordnung 10 bereit.
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Bezug nehmend auf die 3–6, ist der untere Teilabschnitt 22 am oberen Teilabschnitt 36 befestigt gezeigt. Der untere Teilabschnitt 22 umfasst den unteren vorderen Teilabschnitt 24, der sich zum unteren äußeren Ende 26 erstreckt. Der Zwischenteilabschnitt 28 fungiert bei einem Aufprall als verstärkender Teilabschnitt für den unteren vorderen Teilabschnitt 24. Das Gleitblech 30 ist am distalen Ende 32 des Zwischenteilabschnitts 28 befestigt. Das Gleitblech 30 erstreckt sich, bezogen auf den Rahmenträger 16, in eine im Allgemeinen parallele Richtung (gezeigt in 1). Das obere Rohr 36 umfasst den oberen/vorderen Teilabschnitt 38 und den hinteren Teilabschnitt 40, der als verstärkender Teilabschnitt für den oberen vorderen Teilabschnitt 38 dient. Der hintere Teilabschnitt 40 ist an einem oberen/äußeren Ende 42 mit dem oberen/vorderen Teilabschnitt 38 verbunden. Das distale Ende 45 des hinteren Teilabschnitts 40 steht der Punktbeweglichkeitshalterung 44 gegenüber, ist aber nicht mit der Punktbeweglichkeitshalterung verbunden. Die Punktbeweglichkeitshalterung 44 ist am äußeren Mittelträger 46 und am inneren Mittelträger 48 befestigt.
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Ein hinteres Gleitblech 60 ist am distalen Ende 45 des hinteren Teilabschnitts 40 vorgesehen. Das Gleitblech 60 ist am distalen Ende 45 befestigt und erstreckt sich in einem Winkel parallel zum Winkel des oberen vorderen Teilabschnitts 38. Das hintere Gleitblech 60 ermöglicht bei einer Frontalkollision die gleitende Bewegung des distalen Endes 45 nach hinten bezogen auf den Rahmenträger. Der obere/vordere Teilabschnitt 38 und der untere/vordere Teilabschnitt 24 erstrecken sich in einem Winkel α (wie in 1 gezeigt), bezogen auf den Stoßfänger, in eine seitlich nach außen gerichtete Richtung und in eine nach hinten gerichtete Richtung. Das Gleitblech 60 ist mit Verstärkungsblechen 62 am hinteren Teilabschnitt 40 befestigt. Die Verstärkungsbleche 62 sind, wie dargestellt, dreieckige Elemente, die die Verbindung zwischen dem hinteren Teilabschnitt 40 und dem Gleitblech 60 verstärken.
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Der untere Teilabschnitt 22 umfasst ein unteres Stegblech 64. Das untere Stegblech 64 ist ein planares dreieckiges Element, das den unteren/vorderen Teilabschnitt 24 mit dem Zwischenteilabschnitt 28 verbindet. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „dreieckiges Blech“ oder „im Allgemeinen dreieckiges Blech“ auf ein Blech, das Teile aufweist, die an den Teilabschnitten angebracht sind, wobei sich eine Seite als eine Hypotenuse zwischen den Teilabschnitten erstreckt, und das abgerundete Ecken haben kann. Ein oberes Stegblech 66 ist am oberen Rohr 36 vorgesehen. Das obere Stegblech 66 ist ebenfalls ein planares dreieckiges Element, das am oberen/vorderen Teilabschnitt 38 und am hinteren Teilabschnitt 40 angeschweißt ist. Das untere Stegblech 64 und das obere Stegblech 66 verstärken den unteren Teilabschnitt 22 und den oberen Teilabschnitt 36, sodass die im Allgemeinen rechtwinklige Ausrichtung des vorderen Teilabschnitts, bezogen auf den Zwischenteilabschnitt und den hinteren Teilabschnitt, bei einem Aufprall bis hin zu einer Frontalkollision aufrechterhalten wird, ohne dass die Funktion der Aufpralldosen 20 beeinträchtigt wird. Das untere Rohr 22 umfasst einen unteren Stoßfängerbefestigungsabschnitt 68, der hinter dem Stoßfänger 18 befestigt ist. Ebenso ist am oberen Rohr 36 ein oberer Stoßfängerbefestigungsabschnitt 70 vorgesehen. Der obere Stoßfängerbefestigungsabschnitt 70 ist auch am Fahrzeug hinter dem Stoßfänger 18 befestigt.
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Bezug nehmend auf die 7 und 8, ist eine Deflektoranordnung 10, die ein Aluminiumrohr 52 mit einer Kohlenstofffaserharzschicht 54 umfasst (wie in 2 gezeigt), 45 Millisekunden nach Beginn eines SORB-Tests gezeigt (wie in 7 gezeigt). In 8 ist eine Deflektoranordnung 10' aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl 550 (HSLA 550) gezeigt. Die 7 und 8 sind zum Vergleich bereitgestellt, um die Effektivität des leichtgewichtigen Aluminiumrohres 52 mit einer Kohlenstofffaserharzschicht 54 im Vergleich zu einer aus HSLA 550 bestehenden ähnlichen Struktur zu zeigen. In 7 ist die Verformung der Deflektoranordnung 10 während des vollen Aufpralls geringer. Im Vergleich dazu zeigt der in 8 dargestellte Deflektor nach 45 Millisekunden Dauer des SORB-Tests ein erhöhtes Ausmaß Verformung und ein gekrümmtes Profil.
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Bezug nehmend auf 9, ist ein Diagramm zu Eindringungen an verschiedenen Stellen in den Fahrgastraum bereitgestellt, einschließlich an der unteren Scharniersäule, an der Fußstütze, am linken Fußblech, am Bremspedal, am Feststellbremspedal, am Schweller, an der Lenksäule, an der oberen Scharniersäule, am oberen Armaturenbrett und an der linken Instrumententafel. Ohne Deflektor, von einer durchgehenden Linie gezeigt, ist bei einem SORB-Test die Eindringung an der oberen Scharniersäule marginal. Ein aus HSLA 550 bestehender Deflektor wird von den Linien mit kurzen Strichen gezeigt, um Eindringmaße, die alle im guten Bereich lagen, bereitzustellen. Der Deflektor aus Bor, von den dünneren durchgehenden Linien gezeigt, stellte ebenfalls Eindringungsschutz im guten Bereich bereit, lag aber im Lenksäulenbereich nahe des marginalen/akzeptablen Bereichs. Die Hybrid-Deflektoranordnung aus Aluminium/Kohlenstofffaser, von den Linien mit langen Strichen gezeigt, stellte bei einem SORB-Test gemessenen Eindringungsschutz im guten Bereich bereit.
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Obgleich beispielhafte Ausführungsformen oben beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter haben einen beschreibenden und keinen einschränkenden Charakter. Es können Änderungen an den dargestellten Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von der Idee und vom Schutzbereich der beanspruchten Offenbarung abzuweichen. Die Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können zu weiteren Ausführungsformen der offengelegten Konzepte miteinander kombiniert werden.
