DE10339125A1

DE10339125A1 - Flächenförmige Anordnung

Info

Publication number: DE10339125A1
Application number: DE2003139125
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. Kampke
Original assignee: Seeber AG and Co KG
Current assignee: Seeber AG and Co KG
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-03-17
Also published as: WO2005021402A1

Abstract

Eine im wesentlichen flächenförmige Anordnung zur elastischen Aufnahme von Stößen in einem Fahrzeug weist zur elastischen und/oder absorptiven Aufnahme von Stößen mit mindestens einer Schicht (11, 12, 13) mit Kammern (4) auf. Die Schichten (11, 12, 13) sind mit Luft, anderen Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen gefüllt. Die Füllung kann unter Umgebungsdruck, Unterdruck oder Überdruck stehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Im wesentlichen flächenförmige Anordnung zur elastischen Aufnahme von Stößen in einem Fahrzeug.

In vielen Bereichen von Transportmitteln, beispielsweise in Personenkraftwagen, Bussen, Lastkraftwagen, Bahnen oder Flugzeugen, besteht Bedarf nach leichten, kostengünstigen Elementen, die bei stoßartigen Belastungen, z. B. einem Aufprall, Lasten verteilen können und gleichzeitig gewisse Federeigenschaften haben sowie vorzugsweise auch teilweise Aufprallenergie absorbieren können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfach aufgebaute und leicht herstellbare Anordnung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zur elastischen und/oder absorptiven Aufnahme von Stößen mindestens eine, Kammern aufweisende Schicht vorgesehen wird.

Die Erfindung geht davon aus, dass derartige Anordnungen aus sogenannten Kammerfolien hergestellt werden. Eine Kammerfolie besteht aus mindestens zwei mit einander verbundenen Schichten oder Folien, zwischen denen örtlich begrenzte Kammern vorhanden sind.

Durch eine an den jeweiligen Einsatzzweck adaptierte Auswahl des Materials, der Dicke, der Lagenanzahl, der Lagenanordnung, der Kammerform, der Kammergröße, der Kammerverteilung und der Kammerfüllung sind vielfältige Ausführungsformen der Kammerschichten oder Kammerfolien mit verschiedenen technischen Eigenschaften der daraus gefertigten Bauteile erreichbar. Je nach Ausführung verteilen diese Bauteile Lasten unterschiedlich, haben unterschiedliche Federeigenschaften und können Aufprallenergie absorbieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der Einsatz von Kammern vorgesehen, die mit einem kompressiblen Medium gefüllt sind.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Anordnung eine Schicht aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium, oder einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, vorzugsweise einem metallisierten Thermoplast, einem vulkanisierten, gummiartigen Material oder einem thermoplastischem Elastomer auf oder enthält die oben aufgeführten Materialien. Die Schichten oder Folien sind entweder ein- oder mehrlagig. Sie werden gegossen, extrudiert, blasgeformt oder spritzgegossen.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Kammern zu füllen, beispielsweise mit Luft oder einem anderen Gas oder Gasgemisch und/oder mindestens einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser, einem Öl, einem Alkohol oder einem Gel.

Ebenso wird in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kammern eine Füllung mit einem Festkörper, insbesondere mit einem organischen Festkörper, vorzugsweise mit Naturfasern, Frucht- oder Samenkapseln, Pflanzenbestandteilen, Papier, Holz, Kork, Tierhaar, und/oder mit einem anorganischen Festkörper, vorzugsweise mit einem aufgeschäumtes Polystyrol enthaltenden Körper, Bitumen, einem plastisch verformbaren Kunststoff, einer knetbaren Masse wie Plastilin, einem Schaumstoff, einem Granulat, synthetischen Fasern, mit Blähton, Glasschaum, insbesondere in Kugelform, Kieselsäurepartikeln, Aluminiumoxid, Gummi, einem Thermoplast oder einem Duroplast, enthalten.

Insbesondere kann die Festkörperfüllung kompakt, faserartig, krümelförmig oder mehlartig ausgebildet sein.

Für alle Füllungen gilt, dass diese Mischfüllungen, Teil- oder Komplettfüllungen sein können. Die Kammerfüllungen werden entweder mit Unter-, Umgebungs- oder mit Überdruck ausgeführt.

Es können mehrere gleichartige oder unterschiedliche Lagen von Schichten oder Folien übereinandergelegt werden. Dabei können zwischen Schichten mit Kammern auch eine oder mehrere Schichten oder Folien ohne Kammern vorhanden sein. Verschiedene Schichtungen von Schichten mit und ohne Kammern sind möglich. Gleiche oder unterschiedliche Lagen von Schichten oder Folien lassen sich übereinander anordnen. Auch die Größe der Kammern in den verschiedenen Schichten kann unterschiedlich sein.

Die Lagen der Schichten sind vorzugsweise so zu einander angeordnet, dass die Kammern übereinander liegen oder gezielt teilweise oder komplett versetzt zu einander angeordnet sind. Es kommen Folien mit gleichartigen oder unterschiedlich geformten Kammern oder mit Kammern unterschiedlicher Größe zum Einsatz. Auch Folien mit verschiedenen Abmessungen lassen sich verwenden. Beim Mehrlagenaufbau haben die Folienlagen entweder alle genau die gleiche Größe und Form, alternativ werden sie auch in unterschiedlicher Größe, Form und Positionierung zueinander ausgeführt. Es lassen sich auch eine oder mehrere Zwischenschichten aus kammerlosen Folien oder anderen flächigen Materialien einbringen. Dabei lassen sich auf einer oder auf beiden Oberflächen andersartige Materialien oder Bauteile (Spritzguss- oder Pressteile) aus einem Kunststoff, einem Metall, einer Textilie, aus Pappe oder aus Papier aufbringen.

Die Dicke der Schichten, insbesondere der Folien, beträgt vorzugsweise zwischen 5 μm und 2 mm.

Mit Vorteil wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Kammern kugelförmig, kuppelförmig oder ellipsenförmig sind oder dass sie Mehreck-Formen aufweisen. Die Kammern haben vorteilhaft eine Größe zwischen 1 mm und 50 mm Durchmesser.

Ebenso ist in einer vorteilhaften Anordnung vorgesehen, dass die Kammern mit kleinen Löchern oder Sollbruchstellen versehen sind, durch die eine Befüllung der Kammern bei Belastung entweichen kann.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung sind die Kammern in übereinander angeordneten Schichten versetzt zueinander oder aufeinanderliegend angeordnet.

Ebenso ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Anordnung mindestens eine partikel-, faser- oder gewebeverstärkte Schicht umfasst.

Wenn eine Anordnung nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen örtlich begrenzt belastet wird, wird die Last auf eine größere Fläche verteilt. Bei einlagigen Aufbauten geschieht dies durch die Kammern selbst sowie durch die elastischen Eigenschaften der Folie oder der Schicht. Bei mehrlagigen Aufbauten werden Stöße von einer Kammer auf mehrere Kammern in der darunterliegenden Schicht verteilt.

Eine Federwirkung tritt durch die elastischen Eigenschaften der Folie im Zusammenspiel mit der Kammerfüllung auf. Die Federeigenschaften sind abhängig vom Folienmaterial, d. h. deren Dicke, ihrem Elastizitätsmodul, der Streckdehnung sowie der Bruchdehnung. Auch die Kammerart, d. h. die Form, das Volumen, Größe, Füllungsart und Fülldruck haben Einfluss auf die Federwirkung, ebenso wie die Anzahl der Kammer je Flächeneinheit der Folie. Auch die Kammeranordnung bei einem mehrlagigen Aufbau beeinflusst die Federrate. Die Füllung kann unter Umgebungsdruck, Unterdruck oder Überdruck stehen.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung wird die gewünschte Energieaufnahme im Fall eines Stoßes oder Aufpralls, beispielsweise bei einem Unfall, durch Materialzerstörung, plastische Verformung oder durch Reibung erreicht. Im Fall plastischer Verformung oder Zerstörung werden die Kammern zerstört oder dauerhaft verformt. Ebenso kann auch die Folie verformt werden oder zerreißen. Ebenso kann die Füllung der Kammern zerstört werden. Auch durch Reibung innerhalb der Kammern wird Energie aufgenommen. Eine andere Form der Energieaufnahme besteht darin, dass die Kammerfüllung durch eine kleine Austrittsöffnung oder durch eine sich bei Belastung öffnende Sollbruchstelle in den Kammern entweicht.

Je nach der gewünschten Ausführungsart werden eine oder mehrere Lagen der Folien oder Schichten in der gewünschten Größe, Form und Positionierung übereinander gelegt. Anschließend werden die Lagen beispielsweise durch Schweißen, Kleben, Nähen, Nieten, Tackern, Bördeln, Clinchen oder andere Verfahren miteinander verbunden. Die Verbindung verläuft je nach Ausführung der Folien segmentweise oder umlaufend am Rand und/oder durch verschiedene Linien oder Punkte innerhalb der von den Folien gebildeten Fläche.

Durch ein ein- oder beidseitiges Aufbringen anderer Materialien oder Bauteile, beispielsweise von Rahmen, Gittern oder Netzen aus Metall oder Kunststoff, lässt sich innerhalb gewisser Grenzen eine dreidimensionale Ausformung der Bauteile erreichen. Innerhalb der Verbindungen lassen sich Flanschflächen ausbilden, in die Löcher oder Verprägungen zur Befestigung eines solchen Lastverteiler-Bauteils, beispielsweise in einem Stoßfänger oder einem Innenverkleidungsteil eingebracht werden.

Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 eine Schnittansicht einer ersten einlagigen Anordnung mit Kammern, die symmetrisch zwischen zwei Folien angeordnet sind,
2 eine Schnittansicht einer anderen einlagigen Anordnung, in der die Kammern unsymmetrisch zwischen zwei Folien angeordnet sind,
3 eine Schnittansicht einer Anordnung, in der zwei Lagen von Kammerfolien endseitig mit einander verbunden sind,
4 eine Schnittansicht einer Anordnung einer Anordnung, in der drei Lagen aus Kammerfolien in versetzter Anordnung übereinandergelegt sind,
5 eine Ansicht einer Türverkleidung einer Seitentür eines Kraftfahrzeugs,
6 eine Schnittansicht der Seitentür gemäß 5 und
7 eine perspektivische Schnittansicht eines Stoßfängers.
Zwei Folien 1, 2 (1) bilden gemeinsam eine Kammerfolie 3 mit symmetrisch zwischen den Folien 1, 2 eingebrachten Kammern 4.
In einer alternativen Ausgestaltung (2) ist eine ebene Folie 5 mit einer halbkugelförmige Kammern 6 ausbildenden Folie 7 verbunden.
Zwei Kammerfolien 8, 9 (3) sind zur Ausbildung eines zweilagigen Lastverteilerelement in einer Ausgestaltung der Erfindung derart übereinandergelegt, dass die Kammern 4 gerade aneinandergrenzen und ein möglichst großer Abstand zwischen den Kammerfolien 8, 9 besteht.
Die beiden Kammerfolien 8, 9 sind an einem Ende 10 aneinandergeschweißt, beispielsweise durch einen thermischen Verbindungsvorgang.
In einer weiteren Alternative (4) sind Kammerfolien 11, 12, 13 dreilagig derart übereinandergelegt, dass die Kammern 4 jeweils versetzt zu einander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die Kammern 4 der Kammerfolie 12 jeweils in der Mitte oberhalb der Kammern 4 der Kammerfolie 11 liegen und entsprechend die Kammern 4 der Kammernfolie 13 wieder genau oberhalb der Kammern 4 in der Kammerfolie 11 liegen. Auch die Kammerfolien 11, 12, 13 lassen sich endseitig nach einer der vielen oben beschriebenen Möglichkeiten miteinander verbinden.
In einer Seitentür 14 eines Kraftfahrzeugs (5) ist eine Anordnung 15, bestehend aus mehreren Lagen von Kammerfolien 16 (6) integriert. Die Seitentür 14 umfasst auf ihrer Innenseite einen Hebel 17 zum Öffnen der Seitentür 14, einen Zuziehgriff 18 sowie eine nach innen vorspringende Wölbung 19, auf deren Innenseite die Anordnung 15 angebracht ist.
Die Seitentür 14 umfasst ein Türaußenblech 20 und ein Türinnenblech 21, zwischen denen eine Seitenscheibe 22 beweglich angeordnet ist. Die Anordnung 15 ist zwischen dem Türinnenblech 21 und der innenraumseitigen Wölbung 19 angeordnet. Über zwei auf der dem Türinnenblech 21 zugewandten Halterungen 23, 24 ist sie an der Wölbung 19 befestigt.
Eine Anordnung 15 von Kammerfolien 16 (7) wird auch dazu verwendet, um eine Stoßfängerhaut 25 an einem Stoßfänger 26 auf ihrer konvexen Innenseite auszukleiden, wozu die Stoßfängerhaut 25 eine obere und eine untere Halterung 27 bzw. 28 aufweist, an denen die Anordnung 15 befestigt ist.
Die Stoßfängerhaut 25 ist ihrerseits an einem Stoßfängerträger 27 angebracht. Der Stoßfängerträger 29 wird von einem Fahrzeuglängsträger 30 aufgenommen.

Claims

Im wesentlichen flächenförmige Anordnung (15) zur elastischen Aufnahme von Stößen in einem Fahrzeug zur elastischen und/oder absorptiven Aufnahme von Stößen mit mindestens einer Kammern (4, 6) aufweisenden Schicht (3; 8, 9; 11, 12, 13; 16).
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3; 8, 9; 11, 12, 13; 16) die wenigstens im Bereich der Kammern (4, 6) kompressibel ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht (3; 8, 9; 11, 12, 13; 16) ein Metall, insbesondere Aluminium, oder einen Kunststoff, insbesondere ein Thermoplast, ein metallisiertes Thermoplast, ein vulkanisiertes, gummiartiges Material oder ein thermoplastisches Elastomer, enthält.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (4, 6) Luft oder ein anderes Gas oder Gasgemisch und/oder mindestens eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, ein Öl, einen Alkohol oder ein Gel enthalten.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (4, 6) eine Füllung mit einem Festkörper, insbesondere mit einem organischen Festkörper, vorzugsweise mit Naturfasern, Frucht- oder Samenkapseln, Pflanzenbestandteilen, Papier, Holz, Kork, Tierhaar, und/oder mit einem anorganischen Festkörper, vorzugsweise mit aufgeschäumtem Polystyrol enthaltenden Körper, Bitumen, einem plastisch verformbaren Kunststoff, Plastilin, einem Schaumstoff, einem Granulat, synthetischen Fasern, mit Blähton, Glasschaum, insbesondere in Kugelform, mit Kieselsäurepartikeln, Aluminiumoxid, Gummi, einem Thermoplast oder einem Duroplast, enthalten.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörperfüllung kompakt, faserartig, krümelförmig oder mehlartig ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht (3; 8, 9; 11, 12, 13; 16), insbesondere die Folie (1, 2; 5, 7) eine Dicke zwischen 5 μm und 2 mm hat.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (4, 6) kugelförmig, kuppelförmig oder ellipsenförmig sind oder dass sie Mehreck-Formen aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (4, 6) eine Größe zwischen 1 mm und 50 mm Durchmesser haben.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (4, 6) mit kleinen Löchern oder Sollbruchstellen versehen sind, durch die eine Befüllung der Kammern bei Belastung entweichen kann.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (4, 6) in übereinander angeordneten Schichten (3; 8, 9; 11, 12, 13; 16) versetzt zueinander oder aufeinanderliegend angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht (3; 8, 9; 11, 12, 13; 16) partikel-, faser- oder gewebeverstärkt ist.
Stoßfänger (26) oder Innenverkleidungsteil, insbesondere an einer Seitentür (14), in einem Kraftfahrzeug, ausgestattet mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.