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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine energieabsorbierende Halterung für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge können manchmal äußeren Kräften ausgesetzt sein. Wenn eine äußere Kraft auf das Fahrzeug ausgeübt wird, können einige Fahrzeuge die Energie dieser äußeren Kraft verwalten. Einige Fahrzeuge können beispielsweise zumindest einen Teil der äußeren Kraft, die auf das Fahrzeug ausgeübt wird, absorbieren. Um dies zu erreichen, verwenden einige Fahrzeuge zum Beispiel Motorhaubenstoßfänger, die als Puffer zwischen einem Objekt und einem Fahrzeugmotorraum dienen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die hier offengelegte energieabsorbierende Halterung kann mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden werden und Energie absorbieren, die von einer externen Kraft auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird. In einer Ausführungsform beinhaltet die energieabsorbierende Halterung einen Halterungskörper, der zumindest teilweise aus einem starren Material hergestellt ist. Der Halterungskörper beinhaltet eine verformbare Wand, die einen ersten Rand und einen zweiten Rand gegenüber dem ersten Rand definiert. Der erste Rand liegt parallel zum zweiten Rand. Der Halterungskörper weist mehrere Schlitzen auf, die durch die verformbare Wand hindurch angeordnet sind. Jeder Schlitz ist entlang einer Schlitzachse angeordnet. Ferner ist jede Schlitzachse im Verhältnis zum ersten Rand schräg angewinkelt. Die vorliegende Offenbarung beschreibt ferner ein Fahrzeug mit der energieabsorbierenden Halterung.
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Die oben genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Vorteile der vorliegenden Darstellungen gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Ansprüche in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische, perspektivische Teilansicht eines Fahrzeugs mit einer energieabsorbierenden Halterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine schematische, Seiten-Teilansicht des Fahrzeugs aus 1;
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3 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der energieabsorbierenden Halterung aus 1;
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4 ist eine schematische Vorderansicht der energieabsorbierenden Halterung aus 3;
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5 ist eine schematische Draufsicht der energieabsorbierenden Halterung aus 3;
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6 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer energieabsorbierenden Halterung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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7 ist eine schematische Vorderansicht der energieabsorbierenden Halterung aus 6; und
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8 ist eine schematische Draufsicht der energieabsorbierenden Halterung aus 6.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In allen Zeichnungen beziehen sich dieselben Referenzzahlen auf dieselben oder ähnliche Bauteile, beginnend mit den 1 und 2, auf welchen ein Fahrzeug 10 eine Fahrzeugkarosserie 12 beinhaltet. Die Fahrzeugkarosserie 12 kann einen Kotflügel 14 und einen Rahmen 16 mit dem Kotflügel 14 beinhalten. Außerdem definiert der Fahrzeugkörper 12 eine horizontale oder Längsachse A zwischen der ersten oder der Längsrichtung X des Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 beinhaltet ferner eine energieabsorbierende Halterung 18, die an der Fahrzeugkarosserie 12 befestigt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die energieabsorbierende Halterung 18 mit einem Karosserieflansch 20 des Kotflügels 14 über einer Lampenbaugruppe 22 des Fahrzeugs 10 verschweißt. Insbesondere ist die energieabsorbierende Halterung 18 so mit der Fahrzeugkarosserie 12 verbunden, dass sie sich in einer zweiten oder vertikalen Richtung Z vom Karosserieflansch 20 erstreckt. Das bedeutet, dass die energieabsorbierende Halterung 18 korrekt ausgerichtet ist, um äußere Kräfte aufzufangen, die auf die Fahrzeugkarosserie 12 aufgebracht einwirken. Die zweite Richtung Z verläuft senkrecht zu der ersten Richtung X. Es ist vorgesehen, dass die energieabsorbierende Halterung 18 mit anderen Teilen der Fahrzeugkarosserie 12 verbunden werden kann. Zum Beispiel kann die energieabsorbierende Halterung 18 am Motorhaubenstoßfänger, am Scheinwerfer oder an jedem anderen geeigneten Teil der Fahrzeugkarosserie 12 befestigt (z. B. verschraubt oder vernietet) werden.
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Unter Bezugnahme auf 3–5 beinhaltet die energieabsorbierende Halterung 18 einen Halterungskörper 24, der ganz oder teilweise aus einem steifen Material besteht, wie einem starren Metall oder Polymer, damit die energieabsorbierende Halterung 18 Energie von einer schrägen einwirkenden äußeren Kraft F1 oder von einer Normalkraft F2 absorbieren kann. Der Halterungskörper 24 beinhaltet eine verformbare Wand 26, eine Verbindungswand 28, die mit der verformbaren Wand 26 verbunden ist, und einen Stützflansch 30, der direkt aus der Verbindungswand 28 herausragt. Die Verbindungswand 28 kann die verformbare Wand 26 und den Stützflansch 30 direkt miteinander verbinden. Der Stützflansch 30 kann eine Flanschbohrung 32 definieren, die sich dort hindurch erstreckt. Die Flanschbohrung 32 kann so konfiguriert, geformt und bemessen sein, dass in sie ein Befestigungselement wie eine Schraube passt, mit welcher der Stützflansch 30 an einem anderen Fahrzeugteil befestigt werden kann. Der Stützflansch 30 verläuft senkrecht zur verformbaren Wand 26 und ist so ausgerichtet, dass die schräg einwirkende äußere Kraft F1 oder die normale äußere Kraft F2 absorbiert werden kann. Die Verbindungswand 28 kann ganz oder teilweise gekrümmt sein, damit der Stützflansch 30 senkrecht zur verformbaren Wand 26 verläuft.
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Die verformbare Wand 26 definiert einen ersten oder oberen Rand 34 und einen zweiten oder unteren Rand 36 gegenüber dem ersten Rand 34. Die Verbindungswand 28 kann entlang des gesamten ersten Rands 34 mit der verformbaren Wand 26 verbunden sein. In der dargestellten Ausführungsform verläuft der erste Rand 34 parallel zum zweiten Rand 36. Es ist jedoch vorgesehen, dass zumindest ein Teil des ersten Rands 34 nicht parallel zum zweiten Rand 36 verlaufen muss. Die verformbare Wand 26 definiert ferner einen dritten Rand 38 und einen vierten Rand 40 gegenüber dem dritten Rand 38. Der dritte Rand 38 verbindet den ersten Rand 34 und den zweiten Rand 36. Der vierte Rand verbindet auch den ersten Rand 34 und den zweiten Rand 36.
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Der Halterungskörper 24 weist mindestens einen Schlitz 42 auf, der durch die die verformbare Wand 26 hindurch angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform 24 hat der Halterungskörper vier Schlitze 42. Jedoch können Anzahl und Größe der Schlitze 42 in Abhängigkeit von den strukturellen Eigenschaften der Fahrzeugkarosserie 12 und von der Größe der schräg einwirkenden äußeren Kraft F oder der normalen äußeren Kraft F2 angepasst werden. Der Halterungskörper 24 definiert eine horizontale oder Linearachse B, die parallel zum ersten Rand 34 und/oder zum zweiten Rand 36 verlaufen kann. Die Schlitze 42 sind entlang einer linearen Reihe angeordnet, die zwischen erstem Rand 38 und viertem Rand 40 entlang der Linearachse B verläuft. Jeder Schlitz 42 hat eine Schlitzbreite SW und eine Schlitzlänge SL, welches ein Maß ist, das senkrecht zur Schlitzlänge SL verläuft. Die Schlitzlänge SL erstreckt sich von einem ersten oder oberen Schlitzende 44 zu einem zweiten oder unteren Schlitzende 46, welches sich gegenüber dem ersten Schlitzende 44 befindet. Jeder Schlitz 42 hat eine Schlitzmitte C (d. h. Mittelpunkt), die sich in der Mitte der Schlitzlänge SL und der Schlitzbreite SW befindet. Die Linearachse B kann die Schlitzmitte C jedes Schlitzes 42 schneiden. Jeder Schlitz 42 erstreckt sich (d. h. verläuft länglich) entlang einer Schlitzachse S, die parallel zur Schlitzlänge SL verläuft. Jede Schlitzachse S schneidet die Schlitzmitte C des entsprechenden Schlitzes 42. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Schlitzlänge SL 10–20 mm betragen, damit die verformbare Wand 26 verformt (z. B. verbogen) werden kann, wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende äußere Kraft F1 und/oder die normale äußere Kraft F2 aufnimmt. Zum Beispiel kann die Schlitzlänge SL etwa 20 mm betragen. Die Schlitzbreite SW kann 5–15 mm betragen, damit die verformbare Wand 26 verformt (z. B. verbogen) werden kann, wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende äußere Kraft F1 und/oder die normale äußere Kraft F2 aufnimmt. Z. B. kann der Schlitzbreite SW ungefähr 10 mm betragen. Jedoch Schlitzbreite SW und Schlitzlänge SL der Schlitze 42 in Abhängigkeit von den strukturellen Eigenschaften des Fahrzeugs 10 und von der Größe der schräg einwirkenden äußeren Kraft F1 oder der normalen äußeren Kraft F2 angepasst werden. In der dargestellten Ausführungsform sind die Schlitze 42 parallel zu einander angeordnet und gleich groß, um eine gleichmäßige Verformung der verformbaren Wand 26 zu erreichen.
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Alle Schlitze 42 in der verformbaren Wand 26 können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden. Mit anderen Worten, die Schlitzachsen S aller Schlitze 42 verlaufen parallel zueinander, um die Verformung der verformbaren Wand 26 zu maximieren, wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende Kraft F1 und/oder die normale äußere Kraft F2 aufnimmt. Wenn die schräge einwirkende externe Kraft F1 und/oder die normale äußere Kraft F2 auf die energieabsorbierende Halterung 18 angewendet wird, muss die verformbare Wand 26 maximal verformbar sein, damit die energieabsorbierende Halterung 18 die maximale Menge an Energie aus der schräg einwirkenden externen Kraft F1 bzw. der normalen externen Kraft F2 absorbiert. Mindestens eine der Schlitzachsen S ist im Verhältnis zur linearen Achse B, zum ersten Rand 34 und/oder dem zweiten Rand 36 der deformierbaren Wand 26 schräg abgewinkelt, um die Verformung der verformbaren Wand 26 zu maximieren, wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende äußere Kraft F1 aufnimmt. In der dargestellten Ausführungsform verlaufen alle Schlitzachsen S parallel zueinander und sind im Verhältnis zur linearen Achse B, dem ersten Rand 34 und/oder dem zweiten Rand 36 der verformbaren Wand 26 schräg abgewinkelt. In der dargestellten Ausführungsform entsteht ein schräger Winkel θ zwischen der Linearachse B und jeder der Schlitzachsen S. Der schräge Winkel θ kann 33°–73°betragen, um die Verformung der verformbaren Wand 26 zu maximieren, wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende äußere Kraft F1 aufnimmt. Z. B. kann der schräge Winkel θ ca. 53° betragen, um die Verformung der verformbaren Wand 26 zu maximieren, wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende äußere Kraft F1 aufnimmt.
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Wie oben erörtert, kann die energieabsorbierende Halterung 18 an ein Teil der Karosserie 12 geschweißt werden, wie den Karosserieflansch 20 (2). Insbesondere kann die verformbare Wand 26 an den Schweißpunkten W an den Karosserieflansch 20 punktgeschweißt werden (2). Die Schweißpunkte W sind entlang des zweiten Rands 36 der verformbare Wand 26 linear hintereinander angeordnet. Daher sind die Schweißpunkte W näher am zweiten Rand 36 als am ersten Rand 34 der verformbaren Wand 26. Darüber hinaus wird jeder Schweißpunkt im Wesentlichen an einem der Schlitze 42 ausgerichtet. Position und Ausrichtung der oben beschriebenen Schweißpunkte W können dazu beitragen, dass sich die verformbare Wand 26 meist in der Nähe der Schlitze 42 verformt, wodurch die Übertragung der Kraft zu einem anderen Teil der Karosserie 12 durch den zweiten Rand 36 der verformbaren Wand 26 verhindert wird.
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Wenn die schräg einwirkende externe Kraft F1 und/oder die normale äußere Kraft F2 auf die energieabsorbierende Halterung 18 einwirkt, verformt sich die verformbare Wand 26 rund um die Schlitze 42. Insbesondere wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende äußere Kraft F1 und/oder die normale externe Kraft F2 aufnimmt, kann sich die Größe der Schlitze 42 verändern (z. B. erweitern), damit sich die verformbare Wand 26 verformen und die Energie absorbieren kann. Die Belastung konzentriert sich also in der Nähe der Schlitze 42, wenn die schräg einwirkende externe Kraft F1 und/oder die normale äußere Kraft F2 auf die energieabsorbierende Halterung 18 einwirkt. Eine Kraftübertragung auf andere Teile der Karosserie 12 wird durch die Verformung der verformbaren Wand 26 also verhindert oder zumindest gehemmt.
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Die 6–8 sind eine schematische Ansicht einer energieabsorbierenden Halterung 118 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Struktur und Betrieb der energieabsorbierenden Halterung 118 ist im Wesentlichen ähnlich wie Struktur und Betrieb der oben beschriebenen energieabsorbierenden Halterung 18. Im Interesse der Kürze werden unten die Unterschiede zwischen der energieabsorbierenden Halterung 118 und der energieabsorbierenden Halterung 18 beschrieben. Die Schlitze 42 sind nicht entlang einer Linearachse B angeordnet, die parallel zum ersten Rand 34 verläuft, sondern sie sind in einer abgestuften Konfiguration zwischen dem dritten Rand 38 und dem vierten Rand 40 der verformbaren Wand 26 angeordnet. Die abgestufte Konfiguration der Schlitze 42 hilft bei der Maximierung der Verformung der verformbaren Wand 26 wenn die energieabsorbierende Halterung 18 eine schräg einwirkende äußere Kraft F1 aufnimmt. In dieser Ausführungsform kann die horizontale oder lineare Achse B als erste Linearachse B bezeichnet werden. Die erste Linearachse B kann parallel zum ersten Rand 34 und/oder zum zweiten Rand 36 der verformbaren Wand 26 verlaufen. Wegen der abgestuften Konfiguration sind die Schlitze 42 entlang einer zweiten Linearachse D angeordnet, die die Schlitzmitte C jedes der Schlitze 42 überschneidet. Die zweite Linearachse D ist im Verhältnis zur ersten Linearachse B schräg angewinkelt. Die erste Linearachse B schneidet die Schlitzmitte C eines der Schlitze 42, während die zweite Linearachse D die Schlitzmitte C aller Schlitze 42 schneidet. Es entsteht ein schräger Winkel α zwischen der ersten Linearachse B und der zweiten Linearachse D. Der schräge Winkel α kann 17°–57°betragen, um die Verformung der verformbaren Wand 26 zu maximieren, wenn die energieabsorbierende Halterung 18 die schräg einwirkende äußere Kraft F1 aufnimmt. Der schräge Winkel α kann beispielsweise etwa 37° betragen.
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In dieser Ausführungsform sind die Schlitze 42 als erster Schlitz 42a, zweiter Schlitz 42b, dritter Schlitz 42c und vierter Schlitz 42d ausgelegt, in der Reihenfolge vom dritten Rand 38 zum vierten Rand 40. Folglich sind der erste Schlitz 42a und der zweiter Schlitz 42b näher am dritten Rand 38 als am vierten Rand 40 der verformbaren Wand 26. Der dritte Schlitz 42c und der vierte Schlitz 42d sind näher am vierten Rand 40 als am dritten Rand 38 der verformbare Wand 26. Der erste Schlitz 42a ist näher am dritten Rand 38 der verformbaren Wand 26 als am zweiten Schlitz 42b. Der vierte Schlitz 42d ist näher am vierten Rand 40 der verformbaren Wand 26 als am dritten Schlitz 42c.
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Wegen der abgestufte Konfiguration sind die Schlitze 42 in unterschiedlichen Höhen vom zweiten Rand 36 der verformbare Wand 26 angeordnet. In den dargestellten Ausführungsform ist der Abstand (z. B. zweite Höhe H2) zwischen zweitem Rand 36 und zweitem Schlitzende 46 des zweiten Schlitzes 42b größer als der Abstand (z. B. erste Höhe H1) zwischen zweitem Rand 36 und zweitem Schlitzende 46 des ersten Schlitzes 42a. Der Abstand (z. B. dritte Höhe H3) zwischen zweitem Rand 36 und zweitem Schlitzende 46 des dritten Schlitzes 42c ist größer als der Abstand (z. B. zweite Höhe H2) zwischen zweitem Rand 36 und zweitem Schlitzende 46 des zweiten Schlitzes 42b. Der Abstand (z. B. vierte Höhe H4) zwischen zweitem Rand 36 und zweitem Schlitzende 46 des vierten Schlitzes 42c ist größer als der Abstand (z. B. dritte Höhe H3) zwischen zweitem Rand 36 und zweitem Schlitzende 46 des dritten Schlitzes 42c.
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Während die besten Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute schnell erkennen, dass es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen für diese Erfindung gibt, die sich im Rahmen der angefügten Ansprüche befinden.
