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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine stoßdämpfende Einrichtung und insbesondere
einen Aufpralldämpfer
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, welcher an einem Fahrzeug, wie z. B. einem Kraftrad,
angebracht ist und welcher den (die) Fahrer und Geräte und Materialien
zum Zeitpunkt einer Kollision schützen kann.
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Ein
Aufpralldämpfer
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
DE 198 14 842 A1 bekannt.
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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
JP 3207789 A 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 Vorder- und 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 Abdeckung 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 in Form eines Aufpralldämpfers bereitzustellen, welcher
einen ausreichenden stoßdämpfenden
Effekt erzeugen kann, indem eine erwartete Verformung des Aufpralldämpfers unter
einem Stoß bei
einer Kollision bewirkt wird.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Aufpralldämpfer mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Die
stoßdämpfende
Einrichtung in der Form eines Aufpralldämpfers umfasst einen Dämpferblock aus
einem stoßdämpfenden
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, welche 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 zeichnet
sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, 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 zeichnet
sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, dass der Balgstrukturkörper vier
gewellte Platten umfasst, wobei Metallklammern zur Verbindung der
gewellten Platten miteinander vorgesehen sein können, um eine rohrförmige Gestalt
zum Halten des stoßdämpfenden
Materials darin auszubilden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, 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 obigen
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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Ferner
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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Ferner
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 nicht zur Erfindung
gehörenden
stoßdämpfenden
Einrichtung 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 Platten 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 einer nicht zur Erfindung
gehörigen
stoßdämpfenden
Einrichtung. 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 Abdeckung 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
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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Ferner
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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Darüber hinaus
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.