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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine stoßdämpfende
Einrichtung und insbesondere eine stoßdämpfende Einrichtung, welche
an einem Fahrzeug, wie z.B. einem Kraftrad, angebracht ist und welche den
(die) Fahrer und Geräte
und Materialien zum Zeitpunkt einer Kollision schützen kann.
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Um den Stoß zu mindern, welcher auf den (die)
Fahrer bei einer Kollision eines Fahrzeugs ausgeübt wird, oder um den Schaden
an dem Fahrzeughauptkörper
bei der Kollision zu mindern, ist eine stoßabsorbierende Einrichtung
vorgesehen. Beispielsweise offenbart das japanische Patent Nr. 3207789
ein Verformungselement als eine stoßabsorbierende Einrichtung,
welche an dem Fahrzeugrumpfrahmen eines Kraftrads abgestützt ist
und zur Vorderseite des Fahrzeugs hin vorsteht. Die stoßdämpfende
Einrichtung ist in vielen Fällen
ein dreidimensionaler Rahmen zum Schutz der Vorderund Rückseiten
des Fahrzeugs und besteht aus Elementen, die aus einem Metall oder
einem Harz hergestellt sind, aber es kann erwogen werden, die stoßdämpfende
Einrichtung zu bilden, indem Blöcke
(eine Mehrzahl von Blöcken)
aus einem stoßdämpfenden Material,
wie z.B. geschäumtem
Polyurethan, mit einer Abdeckung abgedeckt werden.
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Jedoch würde die Mehrzahl an Blöcken aus geschäumtem Polyurethan
oder dgl., welche mit der Abdeckung abgedeckt sind, in vielen Fällen zusammenbrechen
oder auch wegfliegen infolge einer Deformation der Verkleidung durch
die Kollision, sodass die anfängliche
Anordnung der Blöcke
nicht beibehalten werden würde.
Folglich kann die energieabsorbierende Funktion, welche basierend
auf einer vorbestimmten Blockanordnung erwartet wird, nicht ausreichend
entfaltet werden.
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Insbesondere, wenn die das stoßdämpfende Material
umgebende Abdeckkung bei der Kollision zusammengedrückt wird,
wird die Abdeckung in Richtungen orthogonal zu der Kompressionsrichtung verformt.
Die boxartige Abdeckung wird nämlich
in den Richtungen orthogonal zu der Kompressionsrichtung ausgedehnt
oder verkürzt.
Wenn die Abdeckung ausgedehnt wird, werden die Blöcke des
stoßdämpfenden
Materials so deformiert, dass sie in der Ausdehnungsrichtung expandieren
und in extremen Fällen
kann die Form oder Anordnung der Blöcke nicht beibehalten werden.
Wenn andererseits die Abdeckung verkürzt wird, wird das stoßdämpfende
Material komprimiert und die gewünschte
Elastizität kann
nicht beibehalten werden. Wenn das stoßdämpfende Material somit nicht
wie erwartet deformiert wird, ist es schwierig, den Verformungsbetrag
abzuschätzen,
welcher der bei einer Kollision erzeugten erwarteten Stoßbelastung
entspricht. Folglich besteht ein Bedarf für eine stoßdämpfende Einrichtung, welche
frei von dem Problem ist, dass das enthaltene blockförmige stoßdämpfende
Material bei der Kollision wegfliegen könnte oder dass die Anordnung
der Blöcke
durcheinander gebracht wird mit dem Resultat einer Reduzierung des
stoßdämpfenden
Effekts.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die oben erwähnten
Probleme zu lösen
und eine stoßdämpfende
Einrichtung bereitzustellen, welche einen ausreichenden stoßdämpfenden
Effekt erzeugen kann, indem eine erwartete Verformung des stoßdämpfenden
Elements unter dem Stoß bei
einer Kollision bewirkt wird.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe ist
die vorliegende Erfindung zuerst dadurch gekennzeichnet, dass in
einer stoßdämpfenden
Einrichtung, welche ein stoßdämpfendes
Material zur Absorption von Energie, indem es unter einer äußeren Kraft
infolge einer Kollision komprimiert wird, und eine Abdeckung zur
Aufnahme des stoßdämpfenden
Materials darin umfasst, die Abdeckung eine solche Struktur aufweist,
dass sie in der Kompressionsrichtung des stoßdämpfenden Materials unter der äußeren Kraft leicht verformbar
ist und in Richtungen orthogonal zu der Kompressionsrichtung schwer
verformbar ist.
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Zusätzlich ist die vorliegende
Erfindung zweitens dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung ein
Balgstrukturkörper
ist und so verwendet wird bzw. angeordnet ist, dass seine Expansions/Kontraktionsrichtung
mit der Richtung der äußeren Kraft übereinstimmt.
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Außerdem ist die vorliegende
Erfindung drittens dadurch gekennzeichnet, dass der Balgstrukturkörper vier
gewellte Platten umfasst und Metallklammern zur Verbindung der gewellten
Platten miteinander, um eine rohrförmige Gestalt zum Halten des stoßdämpfenden
Materials darin auszubilden.
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Zusätzlich ist die vorliegende
Erfindung viertens dadurch gekennzeichnet, dass der Balgstrukturkörper eine
Mehrzahl von Rahmen umfasst, welche voneinander getrennt in der
Kompressionsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, und
ein Netz umfasst, welches die Rahmen bedeckt.
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Ferner ist die vorliegende Erfindung
fünftens dadurch
gekennzeichnet, dass der Balgstrukturkörper an einem Fahrzeugkörper angebracht
ist, wobei sein eines Ende in die Richtung der erwarteten äußeren Kraft
gerichtet ist.
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Gemäß den ersten bis fünften charakteristischen
Merkmalen wird dann, wenn die äußere Kraft auf
die stoßdämpfende
Einrichtung ausgeübt
wird, die Abdeckung leicht in der Kompressionsrichtung verformt,
aber wird in den Richtungen orthogonal zu der Kompressionsrichtung
nicht in hohem Maße
verformt, sodass das stoßdämpfende
Material eine Druckkraft aufnehmen kann, welche der äußeren Kraft
entspricht, in einem Zustand, in dem es gegenüber einer Verformung in den
Richtungen orthogonal zu der äußeren Kraft
eingeschränkt
ist. Daher kann die Stoßenergie
ausreichend absorbiert werden.
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Da ferner die Abdeckung in der Kompressionsrichtung
unter der äußeren Kraft
leicht verformbar ist, kann eine für das stoßdämpfende Material eingestellte
Last bestimmt werden, indem nur die Festigkeit hauptsächlich des
stoßdämpfenden
Materials ausschließlich
der Abdeckung berücksichtigt
wird.
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Gemäß den zweiten und dritten charakteristischen
Merkmalen ist es mit dem in einer Richtung leicht verformbaren Balgstrukturkörper möglich, eine Abdeckung
bereitzustellen, welche in der Kompressionsrichtung unter der äußeren Kraft
leicht verformt werden kann und von einer Verformung in Richtungen
orthogonal zu der Kompressionsrichtung abgehalten werden kann.
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Gemäß dem vierten charakteristischen Merkmal
ist es möglich,
da das Netz leicht verformbar ist und gleichzeitig vor einer Verformung
durch die Rahmen abgehalten wird, eine Abdeckung bereitzustellen,
welche in der Kompressionsrichtung unter der äußeren Kraft leicht verformt
werden kann und vor einer Verformung in Richtungen orthogonal zu der
Kompressionsrichtung abgehalten werden kann.
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Gemäß dem fünften charakteristischen Merkmal
kann die auf den Fahrzeugkörper
bei einer Kollision des Fahrzeugs ausgeübte Aufprallenergie ausreichend
von dem stoßdämpfenden
Material absorbiert werden.
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Nun wird die vorliegende Erfindung
detailliert unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben,
in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Abdeckung ist, welche in einer stoßdämpfenden
Einrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
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2 eine
Schnittansicht der stoßdämpfenden
Einrichtung ist, die an einem Fahrzeug angebracht ist;
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3 eine
Schnittansicht einer einzelnen gewellten Platte ist, welche eine
Verformungsweise der Abdeckung zeigt;
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4 eine
Schnittansicht einer einzelnen gewellten Platte ist, welche eine
Verformungsweise der Abdeckung zeigt;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Abdeckung einer stoßdämpfenden
Einrichtung gemäß einer
modifizierten Ausführungsform
ist; und
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6 eine
Schnittansicht der durch eine Kollision verformten stoßdämpfenden
Einrichtung ist.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Verkleidung bzw. Abdeckung, welche
in einer stoßdämpfenden
Einrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten ist. In der Figur besitzt die
Abdeckung 1 eine annähernd
rechteckige parallelflache Kastenform und ist von vier Flächen, d.h.
einer oberen, einer unteren, einer linken und einer rechten gewellten
Platte 11, 12, 13 und 14 umgeben.
Klemmplatten 15 zur Verbindung von sich kreuzenden Eckabschnitten
der gewellten Platten 11 bis 14 und Querstangen 16 zur
Kopplung von Endabschnitten der gewellten Platten 11 bis 14 sind
an der Abdeckung 1 angebracht. Obwohl die in den Figuren
gezeigten Klemmplatten 15 nur an einer der vier Ecken vorgesehen
sind, ist es nebenbei bemerkt vorzuziehen, wenigstens zwei Klemmplatten
an jeder der vier Ecken vorzusehen.
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Während
die gewellten Platten 11 bis 14 wünschenswerterweise
gewellte Platten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung sind,
ist es möglich,
eine Platte aus einem anderen Metall, eine geformte Harzplatte oder
dgl., passend auszuwählen. Kurzum
genügt
es, dass die Abdeckung 1 insgesamt in einer Balgform so
ausgebildet ist, dass sie in einer Richtung einfach zusammengedrückt werden
kann. Ein stoßdämpfendes
Material 5, das aus einer Mehrzahl von plattenartigen oder
blockförmigen
Materialien 5a besteht, ist innerhalb der Abdeckung 1 enthalten.
Als die Materialien 5a des stoßdämpfenden Materials 5 kann
geschäumtes
Polyurethan verwendet werden. Die balgförmige Abdeckung 1 ist
an ihrem einen Ende an einem Fahrzeugkörper angebracht, wobei ihre
Verformungsrichtung mit der Richtung einer erwarteten Kollision übereinstimmt.
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2 ist
eine Schnittansicht der an einem Fahrzeugkörper angebrachten stoßdämpfenden
Einrichtung. In der Figur sind die gewellten Platt en 11 bis 14 (nur 11 und 13 sind
in der Figur gezeigt) an einem Hauptrumpfabschnitt 3 eines
Fahrzeugs befestigt, wie z.B. einem Fahrzeugrumpfrahmen eines Kraftrads,
durch Bolzen 4. Das Befestigungsmittel ist nicht auf die
Bolzen 4 beschränkt
und die Befestigungsstruktur aller gewellter Platten 11 bis 14 ist
nicht einschränkend;
es reicht aus, dass wenigstens zwei der gewellten Platten, beispielsweise
die gewellten Platten 11 und 13, mit dem Hauptrumpfabschnitt 3 verbunden
sind. Das stoßdämpfende
Material 5, welches in einer rechteckigen parallelflachen
Form ausgebildet ist, ist in der Abdeckung 1 enthalten.
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Gemäß der oben erwähnten Stoßdämpfungseinrichtung
wird dann, wenn ein Stoß in
der Richtung eines Pfeils A ausgeübt wird, die balgförmige Abdeckung 1 leicht
in einer Richtung unter der Druckkraft infolge des Stoßes durch
Zusammendrücken
verformt, sodass die verformte Gestalt leicht vorherzusagen ist.
Der Grund hierfür
liegt darin, dass die Abdeckung 1 nur in der Kontraktionsrichtung
des Balgs verformt wird und in den Breitenrichtungen des Balgs schwer
verformt wird, d.h. ausgedehnt oder zusammengezogen wird.
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6 ist
eine Schnittansicht, welche die Art und Weise zeigt, in der sich
die balgförmige
Abdeckung der Stoßdämpfungseinrichtung
unter einem Stoß zusammenzieht.
Wie in der Figur gezeigt, zieht sich die balgförmige Abdeckung 1 bei
Aufnahme des Stoßes
in einer immanenten Kontraktionsweise basierend auf der Balgform
zusammen, sodass die Anordnung der Blöcke, welche das stoßdämpfende
Material 5 bilden, beibehalten wird und daher kann ein stoßdämpfender
Effekt, wie konzipiert, d.h. wie gewünscht, erhalten werden.
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Somit wird das stoßdämpfende
Material 5 wie erwartet bei der Aufnahme einer ausgeübten Stoßlast verformt,
sodass es einfach ist, die absorbierte Energie infolge einer Kollision
vorherzusagen. Die Form und das Material des benötigten stoßdämpfenden Materials 5 kann
nämlich
nur auf dem stoßdämpfenden
Material 5 basierend ausgewählt werden, wobei die Festigkeit
der Abdeckung 1 im Wesentlichen vernachlässigt werden
kann. Daher ist es möglich,
das stoßdämpfende
Material 5 in einer Größe vorzusehen,
welche zur Absorption der Energie zum Kollisionszeitpunkt ausreicht
und welche nicht übermäßig groß ist.
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Damit die Abdeckung 1 nicht
in einer komplizierten Art und Weise verformt wird, ist es nebenbei bemerkt
erwünscht,
die balgförmige
Abdeckung 1 so herzustellen, dass ihre Endabschnitte auf
einer geraden Linie längs
der Ausdehnungs/Kontraktionsrichtung des Balgs angeordnet sind.
Dies wird gemäß den Figuren
beschrieben. Die 3 und 4 sind Schnittansichten einer
einzelnen gewellten Platte, welche die Verformungsweisen der Abdeckung 1 zeigen.
In 3 sind die Endabschnitte
der Abdeckung 1 auf einer geraden Linie L1 längs der
Kontraktionsrichtung des Balgs angeordnet. In diesem Fall wird die
Abdeckung 1 unter Druck gleichmäßig zu der Form eines Bergs
oder eines Tals verformt, sodass es einfach ist, die Form nach der
Verformung vorherzusagen.
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Andererseits sind in 4 die Endabschnitte der Abdeckung 1 nicht
auf einer geraden Linie längs der
Kontraktionsrichtung des Balgs angeordnet und zwischen den Endabschnitten
wird eine Stufe D erzeugt. In diesem Fall wird die Abdeckung 1 unter Druck
nicht gleichmäßig verformt,
sondern wird in einer komplizierten Weise verformt, was es schwierig macht,
die Form nach der Verformung vorherzusagen.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Abdeckung der stoßdämpfenden
Einrichtung gemäß einer
modifizierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der Figur ist die Abdeckung 6 zur Aufnahme
eines nicht gezeigten stoßdämpfenden Materials,
wie z.B. geschäumtem
Polyurethan, insgesamt ein Netzelement in der Form eines rechteckigen Parallelflachs,
und ist beispielsweise aus einem Metall, wie z.B. Aluminium und
einer Aluminiumlegierung, ausgebildet. Metallische Rahmen, d.h.
Rahmen 7 und 8, zur Aufrechterhaltung der Form
sind an beiden Enden der Abdeckung 6 vorgesehen. Der Rahmen 8 ist
mit Flanschen 9 versehen, welche mit dem Fahrzeugrumpfrahmen
oder dgl. durch Bolzen oder dgl. verbunden sind, wodurch die stoßdämpfende Einrichtung
an dem Fahrzeugrumpf angebracht ist. Die Zahl der Rahmen ist nicht
auf zwei begrenzt und ein oder mehr Rahmen können ferner zwischen den Rahmen 7 und 8 vorgesehen
sein.
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In derselben Weise wie die Abdeckung 1 wird
die Netzformabdeckung 6 auch unter einer Drucklast infolge
einer Kollision einfach und gleichmäßig verformt, sodass es einfach
ist, die Form nach der Verformung des stoßdämpfenden Materials vorherzusagen.
Daher ist es einfach, das stoßdämpfende
Material auszuwählen,
welches die benötigte
Energieabsorption zeigen kann.
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Während
es vorzuziehen ist, die stoßdämpfende
Einrichtung so zu entwerfen, dass der Stoß einheitlich von dem stoßdämpfenden
Material absorbiert wird, kann nebenbei bemerkt auch ein solches Design
gewählt
werden, dass der Stoß sowohl
von dem stoßdämpfenden
Material als auch der Abdeckung absorbiert wird. Wo beispielsweise
erwartet wird, dass die Energieabsorption durch das stoßdämpfende
Material nicht ausreicht, ist es möglich, durch eine Erhöhung der
Dicke der gewellten Platten der Abdeckkung 1 oder durch
Einstellen des Netzes der Abdeckung 6 die Energieabsorptionsfähigkeit wettzumachen.
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Zusätzlich ist die vorliegende
Erfindung für eine
Stoßdämpfung bzw.
Absorption nicht nur von gängigen
Fahrzeugen, wie z.B. Krafträdern
und Vierradfahrzeugen, weit anwendbar, sondern auch von mechanischen
Strukturen usw. Ebenso ist die Position der Anbringung der stoßdämpfenden
Einrichtung nicht auf einen vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs beschränkt, sondern
kann auch ein hinterer Abschnitt des Fahrzeugs oder dgl. sein, welcher
willkürlich
gemäß dem Zweck
einer Stoßverminderung
zum Kollisionszeitpunkt ausgewählt
werden kann.
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Es ist aus der obigen Beschreibung
deutlich, dass gemäß den in
den Ansprüchen
1 bis 5 dargelegten Erfindungen ein Kollaps oder eine Verteilung
des stoßdämpfenden
Materials durch die Abdeckung verhindert wird, sodass die Stoßenergie
sicher absorbiert werden kann. Da zusätzlich die Abdeckung unter
der äußeren Last
infolge der Kollision leicht zusammengedrückt wird, kann die Stoßenergie
im Wesentlichen nur von dem stoßdämpfenden
Material absorbiert werden, sodass eine für das stoßdämpfende Material eingestellte
Last unter Verwendung eines einfachen Modells berechnet werden kann.
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Gemäß der in den Ansprüchen 2 bis
4 dargelegten Erfindungen wird die Form des stoßdämpfenden Materials durch den
Balgstrukturkörper
beibehalten und der Balgstrukturkörper wird bei einer Kollision leicht
zusammengedrückt,
sodass die Energieabsorption des stoßdämpfenden Materials sichergestellt
ist.
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Gemäß der im Anspruch 5 dargelegten
Erfindung ist es möglich,
den Stoß bei
einer Kollision des Fahrzeugs zu vermindern, da die stoßdämpfende Einrichtung
verwendet werden kann, indem sie an einem Fahrzeug angebracht wird.
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Zusammenfassend ist es eine Aufgabe
der Erfindung, zu verhindern, dass ein an einem Fahrzeugkörper angebrachtes
stoßdämpfendes
Material unter dem Stoß zum
Kollisionszeitpunkt kollabiert oder verteilt wird. Hierfür sind die
vier Seiten eines stoßdämpfenden
Materials 5, das aus einem geschäumten Material besteht, von
einer Balgformabdeckung umgeben, welche aus vier gewellten Platten einschließlich gewellter
Platten 11 und 13 besteht. Unter einer äußeren Last
infolge einer Kollision wird der Balg einfach zusammengefaltet und
verkürzt, aber
er wird in Breitenrichtungen schwer verformt. Daher nimmt das stoßdämpfende
Material 5 die Energie bei einer Kollision in seiner ursprünglichen Form
auf, sodass die Energie im Wesentlichen durch die Kompression des
stoßdämpfenden
Materials 5 absorbiert wird. Folglich reicht es lediglich
durch Berücksichtigung
des stoßdämpfenden
Materials aus, eine festgesetzte Last für das stoßdämpfende Material 5 zu
bestimmen, sodass es leicht ist, die Form, das Material und dgl.
des stoßdämpfenden
Materials 5 zu bestimmen.