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Querverweis zu ähnlichen Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht nach 35 U.S.C. § 119 (e) Nutzen von provisorischer Anmeldung Seriennr. 61/028,704, angemeldet 14. Februar 2008, betitelt ENERGY ABSORBER WITH EXTERNAL STABILIZER RIES (ENERGIEABSORBER MIT ÄUßEREN STABILISATORRIPPEN) und beansprucht des Weiteren Nutzen von provisorischer Anmeldung Seriennr. 61/028,700, angemeldet 14. Februar 2008, betitelt ENERGY ABSORBER WITH INTERNALLY SUPPORTED CRUSH BOXES (ENERGIEABSORBER MIT INNEN ABGESTÜTZTEN CRUSH BOXEN), beide welche co-zugewiesen sind und in ihrer Gesamtheit hierin eingebaut sind.
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Hintergrund
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Die vorliegende Erfindung betrifft Stoßfängersysteme unter Verwendung von Energieabsorbern und insbesondere Fahrzeug-Polymerenergieabsorber, wie beispielsweise für einen Fahrzeugfront- oder rückstoßfänger. Es wird jedoch nicht davon ausgegangen, dass ein Umfang der vorliegenden Erfindung nur auf Stoßfängerenergieabsorber und/oder Stoßfängersysteme beschränkt ist.
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Viele Fahrzeugstoßfängersysteme umfassen Metallverstärkungsträger und Polymerenergieabsorber, die für sehr spezifische Energieabsorptionsprofile abgestimmt sind, umfassend „weichere” initiale Aufprallschläge für Fußgängersicherheit und „härtere” Tiefschlagaufpralle, wie beispielsweise für Aufpralle von Fahrzeug zu stationärem Objekt. Beständigkeit und Vorhersagbarkeit der Energieabsorption über den Schlag des Stoßfängersystems bei einem Aufprall ist sehr wichtig. Viele Energieabsorber weisen mehrseitige Crush-Boxen für beständige und vorhersagbare Energieabsorption auf. Siehe beispielsweise die Energieabsorber, die bei Weissenborn
U.S. Patentnr. 6,575,510 und Evans
U.S. Patentnr. 6,609,740 gezeigt sind.
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Jedoch beeinflusst Komplexität des Energieabsorbers nachteilig die Vorlaufzeiten, die von Formbetrieben zur Bereitstellung der Formen benötigt werden und beeinflussen des Weiteren nachteilig Formbarkeit der Teile, wie beispielsweise durch Hinzufügen zu Pressformkosten und Formzykluszeiten und Wartung. Komplexität kann von vielen Dingen kommen, umfassend die Form, Größe und/oder Anzahl der benötigten Knautschgehäuse. Dies führt zu widersprüchlichen Designanforderungen. Auf der einen Seite können Energieabsorber gestaltet werden, um kleinere Knautschgehäuse aufzuweisen aber die Formen (und die Formverfahren) werden aufgrund einer erhöhten Anzahl an Knautschgehäusen, welche zum Abdecken der Frontoberfläche des Stoßfängerverstärkers benötigt werden, komplexer. Des Weiteren werden die Energieabsorber, aufgrund des zusätzlichen Materials in den Wänden der „zusätzlichen” Knautschboxen, viel schwerer und Formzykluszeiten steigen aufgrund des zusätzlichen Materials. Auch können Formen aufgrund von Wellenbewegungen und anderen in die Wände platzierten Strukturen komplexer werden. Energieabsorber sind einfacher zu formen (und leichter im Gewicht), wenn sie größere Knautschgehäuse aufweisen aber tendenziell sind große nicht gestützte Flächen in den Wänden der Knautschgehäuse instabil, was zu verfrühtem Zusammenbruch bei Aufprall (z. Bsp. Inkonsistenz) und/oder schlechter Energieabsorption führt. Bemühungen die Wände zu stabilisieren tragen gewöhnlich zum Teilegewicht bei (wie beispielsweise durch Hinzufügen zur Materialdicke der Wände) und/oder zur Teilekomplexität (wie beispielsweise durch Hinzufügen von Befestigungen zum Verankern der Wände in vorbestimmten Stellungen).
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Eine andere Betrachtung sind die Vorlaufzeiten in Stoßfängerentwicklungsprogrammen. Die Fahrzeugindustrie ist unter großem Druck Vorlaufzeiten für Design und für auf den Markt bringen eines Produkts zu reduzieren. Jedoch muss oft früh in dem Programm mit Werkzeugbestückung begonnen werden. Der Verstärkungsträger und der Energieabsorber werden dann „abgestimmt”, um optimale Energieabsorptionsprofile zu erreichen (zum Beispiel Kraft versus Verschiebung). „Tunen” des Stoßfängersystems kann schwierig sein und in und von sich selbst zeitverschwendend sein, insbesondere wenn die Formen zur Nebenanlage geschickt werden müssen, um dickere Wände oder neue Wandformen herzustellen.
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Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Stoßfängersystem für Fahrzeuge einen länglichen Verstärkungsträger, der zur Montage an einen Fahrzeugrahmen angepasst ist und einen Energieabsorber, der an eine Vorderfläche des Verstärkungsträgers grenzt. Der Energieabsorber umfasst zumindest einen hohlen Knautschlappen, der zum Zusammendrücken und zum Absorbieren von Energie bei einem Fahrzeugaufprall konfiguriert ist, wobei der zumindest eine Knautschlappen miteinander verbundene obere, untere, Stirn- und Vorderwände umfasst. Zumindest ein gegenüberliegendes Paar der Wände ist parallel einer Länge des Trägers verlängert, um vergrößerte Flächen zu bilden, welche gewöhnlich ungestützt sind, aber das eine Paar der Wände umfasst des Weiteren äußere Rippen, die sich senkrecht zu der Länge zur Stabilisierung der vergrößerten Flächen erstrecken, wie beispielsweise durch Hinzufügen von Versteifungen an die Wände, um frühzeitigen Kollaps zu vermeiden.
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Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Stoßfängersystem für Fahrzeuge einen länglichen Verstärkungsträger, aufweisend eine Länge und zur Montage an einen Fahrzeugrahmen angepasst. Eine Stabilisatorkomponente ist an einer Vorderseite des Trägers angeordnet und umfasst erhöhte Flächen, die Ausnehmungen bilden. Ein Energieabsorber stößt an die Stabilisatorkomponente an und umfasst zumindest einen hohlen Knautschlappen, der zum Quetschen und zum Absorbieren von Energie bei einem Fahrzeugaufprall konfiguriert ist. Der zumindest eine Knautschlappen umfasst miteinander verbundene obere, untere, Stirn- und Vorderwände, wobei zumindest ein gegenüberliegendes Paar der Wände parallel einer Länge des Trägers verlängert ist, um vergrößerte Flächen zu bilden, welche gewöhnlich ungestützt sind. Der mindestens eine Knautschlappen umfasst des Weiteren wandstützende Rippen, die sich gewöhnlich senkrecht der Länge, zur Stabilisierung der vergrößerten Flächen, erstrecken. Die erhöhten Flächen in der Komponente erstrecken sich teilweise in den zumindest einen Knautschlappen.
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Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Stoßfängersystem für Fahrzeuge einen länglichen Verstärkungsträger, aufweisend eine Länge und zum Montieren an einen Fahrzeugrahmen angepasst, und umfasst einen Energieabsorber, der an einer Vorderfläche der Verstärkung angeordnet ist. Der Energieabsorber umfasst eine Vielzahl von Knautschlappen, die zum Knautschen und zum Absorbieren von Energie bei einem Fahrzeugaufprall konfiguriert sind. Die Knautschlappen umfassen jeweils miteinander verbundene obere, untere, Stirn- und Vorderwände. Zumindest ein gegenüberliegendes Paar der Wände ist parallel einer Länge des Trägers verlängert, um vergrößerte Flächen zu bilden, welche gewöhnlich ungestützt sind. Die oberen und unteren Wände umfassen äußere Rippen, die sich gewöhnlich senkrecht zu der Länge, zur Stabilisierung der vergrößerten Flächen, erstrecken. Die Stirnwände umfassen knautschinitiierende Öffnungen zum Reduzieren einer Knautschsteifheit der Stirnwände, um den Energieabsorber abzustimmen, um einen einheitlicheren Widerstand bereitzustellen, um entlang der Länge des Verstärkungsträgers einzuwirken.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Tunen eines Fahrzeugstoßfängersystems für erwünschte Energieabsorptionseigenschaften Schritte zum Bereitstellen einer Stoßfängermontagegruppe, umfassend einen Träger und einen Energieabsorber an einer Front des Trägers. Der Energieabsorber umfasst zumindest einen Knautschlappen zur Energieabsorption bei einem Aufprall. Das Verfahren umfasst Testen der Stoßfängermontagegruppe auf Energieabsorption, durch Einwirken auf die Montagegruppe, um einen Fahrzeugaufprall zu simulieren. Das Verfahren umfasst des Weiteren Abstimmen der Stoßfängermontagegruppe durch Modifizieren einer, zwei oder aller existierender äußerer Rippen an dem zumindest einen Knautschlappen, Bilden neuer äußerer Rippen an dem zumindest einen Knautschlappen und/oder Bilden von knautschinitiierenden Öffnungen in Stirnwänden von dem zumindest einen Knautschlappen.
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Die vorliegende Erfindung fokussiert eine Entdeckung, dass Stabilität von vergrößerten Wänden in Knautschlappen von Energieabsorbern durch äußere Rippen in hohem Maße verbessert werden können. Die äußeren Rippen werden einfach in Formen gestellt und können vollständig in dem Formwerkzeug modifiziert werden, folglich zu verbesserten/kürzeren Formvorlaufzeiten führend, verbesserten und vereinfachten Formen, etc. Außerdem können die Rippen schnell und einfach in Prototypmustern, während der Entwicklungsphase eines Programms modifiziert werden. Des Weiteren können die äußeren Rippen manchmal für zusätzliche Funktionen verwendet werden, beispielsweise um Stirnteil auf dem Stoßfängersystem abzustützen. Die Rippen können auch verwendet werden, um Leistung durch Aufweisen einer variierenden Höhe oder Breite oder Positionierung abzustimmen. Dies ist sehr vorteilhaft, weil dies erlaubt, dass die Wände des Lappens eine einheitliche Dicke aufweisen, welche einen besseren Formzustand bereitstellen. Des Weiteren ist die Leistung des Energieabsorbers über seine Länge beständiger, wenn die äußeren Rippen zu gleichmäßigen Intervallen oder an kritischen Flächen positioniert werden, was sehr wünschenswert für manche Einwirkungen, wie beispielsweise Fußgängereinwirkungen ist. Ähnlich kann die Frequenz der Rippen hin zu den Enden des Lappens verringert werden, um die Steifheit zu normalisieren, da die Stirnwand den Lappen normalerweise an dieser Stelle steifer macht.
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Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei Studium der folgenden Spezifikation, Ansprüche und angefügten Zeichnungen von den Fachleuten verstanden und geschätzt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht des gegenwärtigen Stoßfängersystems, umfassend einen Verstärkungsträger mit frontmontiertem Energieabsorber, der die vorliegenden Konzepte verkörpert.
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2 ist eine fragmentarische Ansicht von 1.
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3 ist ein Querschnitt durch 1.
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4 ist eine Explosionsansicht von 3.
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5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel, in dem der Energieabsorber kürzer als eine Länge des Trägers ist.
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6 ist ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel des Energieabsorbers.
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7 ist ein Querschnitt durch 6.
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8 bis 14 sind perspektivische Ansichten von abgewandelten Energieabsorbern, umfassend unterschiedliche Anordnungen von äußeren Rippen.
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15 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen modifizierten Energieabsorbers, wobei die Ansicht ein Längsquerschnitt durch einen Knautschlappen ist, um innere Rippen und eine Stabilisatorkomponente darzustellen.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Ein Fahrzeugstoßfängersystem 20 (1) umfasst einen langgestreckten B-förmigen Stahlverstärkungsträger 21 mit Enden, die zur Montage an einen Fahrzeugrahmen angepasst/konfiguriert sind und umfasst des Weiteren einen polymeren Energieabsorber 22, der an eine Vorderfläche des Verstärkungsträgers 21 grenzt oder parallel dazu angeordnet ist und unter (und stützend) dem Fahrzeug RIM Stirnteil 19 positioniert ist. (Es ist in Erwägung gezogen, dass der Energieabsorber 22 zu dem Stirnteil 19 und/oder zu dem Träger 20 verbunden und dadurch gestützt werden könnte.) Der Energieabsorber 22 umfasst drei (oder mehr oder weniger) längsgestreckte hohle Knautschlappen 23, die so konfiguriert sind, dass diese bei einem Fahrzeugzusammenprall zerquetschen und Energie absorbieren. Insbesondere umfasst jeder der Knautschlappen 23 miteinander verbundene Wandstruktur, die eine Gehäuseform bildet (häufig eine „Crush-Box” genannt), umfassend eine obere Seitenwand 24, eine untere Seitenwand 25, Stirnwände 26 bis 27 und eine Vorderwand 28. Der Energieabsorber 22 umfasst des Weiteren einen Rahmen, umfassend eine Rückwand 29 und obere und untere Flansche 30 bis 31, um die Knautschlappen 23 an dem Verstärkungsträger 21 zu halten. Integral ausgebildete hakenförmige Verbinder 32 erstrecken sich, zum Eingreifen in Löcher 33 in dem Träger 21, von der Rückwand 29, um den Energieabsorber 22 an dem Träger 21 zu halten. Eine Vielzahl von beabstandeten integral ausgebildeten äußeren Rippen 34 sind, an den oberen und unteren Wänden 24 bis 25, in einer üblicherweise vertikalen und senkrechten Richtung zu der gestreckten Länge der Knautschlappen 23 ausgebildet (und senkrecht zu der Länge des Trägers 21). Die dargestellten oberen und unteren Wände 24 bis 25 sind leicht konisch oder krummlinig geformt, so dass der Energieabsorber 22 (umfassend Wände 24 bis 25) auf eine sehr vorhersehbare, konsistente und hocheffiziente energieabsorbierende Weise biegt, quetscht und einbricht, wenn in eine Richtung senkrecht zu einer Vorderfläche des Energieabsorbers 22 gestoßen. Die Rippen 34 stabilisieren die Wände 24 bis 25, erheblich Knautscheffizienz verbessernd.
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Die dargestellten Knautschlappen 23 sind länglich, so dass die oberen und unteren Wände 24 bis 25 vergrößerte ungestützte Flächen bilden, insbesondere in Nähe ihrer mittleren Bereiche, welche von den Stirnwänden 26 bis 27 beabstandet sind. Wenn die Rippen 34 nicht präsent sind, (zum Beispiel wenn diese Flächen „rippenfrei” und ungestützt sind), sind diese Flächen relativ instabil im Vergleich zu anderen Flächen der Knautschflügel 23, so dass diese Flächen tendenziell zuerst während ei nem Aufprall einfallen. Des Weiteren werden diese „rippenfreien” ungestützten Flächen tendenziell in einer Weise einbrechen, die weniger Energie absorbiert als erwünscht, beträchtlicherweise Energieabsorptionseffizienz verringernd. (Energieabsorptionseffizienz betrifft die Fähigkeit des Energieabsorbers 22, während einem Aufprall anfänglich ein erwünschtes Level an Widerstand auf einen Stoß bereitzustellen und weiterhin diesen Widerstand bereitzustellen und auch während dem Aufprallschlag Energie zu absorbieren.) Zum Beispiel können die ungestützten Flächen an einem einzelnen Mittelpunkt einknicken anstelle zu „krümmen” und an mehreren und irregulären Stellen über ihre Spannweite „zusammenbrechend” Falten. Das Vorhandensein der äußeren Rippen 34 reduziert dieses Problem in hohem Maße und erheblich, und verbessert im Gegenzug die Energieabsorptions-Knautscheffizienz zu einem überraschenden und unerwarteten Betrag. Des Weiteren kann die Länge, Höhe und Konizität der Rippen verwendet werden, um zu bestimmen helfen, wo der Knickpunkt sein wird, somit Korrelation zur Methode der finiten Elemente verbessernd und helfend die Leistung abzustimmen, um einem spezifischen Lastprofil zu entsprechen.
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Durch die vorliegende Anordnung ist der gegenwärtige Energieabsorber 22 ein hoch effizienter quetschbarer Energieabsorber, d. h. dass er schnell zu dem gewünschten Kraftwiderstand kommt und dieser Kraftwiderstand über ein gewünschtes Quantum des Aufpralls/Stoßfängerschlags hält, während wesentliche Mengen an Energie absorbiert werden. Der gegenwärtige Energieabsorber 22 umfasst, sich schräg erstreckende, horizontale Wände 24 bis 25 mit einer konischen oder krummlinigen Querschnittsform. Es ist jedoch in Betracht zu ziehen, dass ein Umfang der gegenwärtigen erfinderischen Konzepte ebene Wände und andere Wandformen umfasst. Diese Wände 24 bis 25 umfassen äußere Rippen 34, welche durch Einstellen der Länge und Tiefe der Rippen 34 ermöglichen die Leistung abzustimmen, so dass die Wände eine gleichmäßige Dicke beibehalten, um gute Formbedingungen zu unterstützen. Der Rippen 34 Abstand ist auch für optimale Wandstabilität und Energieabsorption wichtig. Manche Analyse empfiehlt, dass gute Leistung erzielt wird, wenn die Rippen 34 zwischen ungefähr 20 mm und 50 mm beabstandet sind oder bevorzugt etwa 25 mm auf Mitte beabstandet sind. Jedoch ist festzuhalten, dass der optimale Rippenabstand etwas von dem Packraum, der Umgebung und den gewünschten Leistungseigenschaften für ein Fahrzeug abhängt. Bemerkenswerterweise können äußere Rippen in Nähe einer Mitte der ungestützten Fläche der Seitenwände, an von den Stirnwänden entferntesten Stellen, besonders wichtig sein. Auch können äußere Rippen an strategischen Stellen angeordnet sein und müssen sich nicht zu einer vollen Höhe der Seitenwände erstrecken. Zum Beispiel verwendet eine Anwendung äußere Rippen, welche sich zu einem schmalen Ende zuspitzen, wobei das schmale Ende deutlich hinter der oberen Wand der entsprechenden Crush-Box zurücksteht.
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Als ein Ergebnis der verbesserten Knautscheffizienz des gegenwärtigen Energieabsorbers 22 war das dargestellte Design in der Lage eine Packtiefe von 50 mm zu erreichen, welches ein kleinerer Abstand ist als anfänglich vorgeschlagene Designs. Dies liegt zu einem bedeutenden Teil an den äußeren Rippen 34, welche die „größeren” Wände stabilisieren und somit eine höhere Knautscheffizienz erleichtern. Die oberen und unteren Wände 24 bis 25 waren für verbesserte Knautscheffizienz und Vorhersagbarkeit der Energieabsorption bei Aufprall krummlinig oder „konisch”, jedoch ist in Erwägung gezogen, dass die vorliegende Erfindung an anderen Wandkonfigurationen funktionieren wird, beispielsweise ebenen Wandabschnitten. In dem gegenwärtigen Fall wurde das Ziellastlevel von 5 kN erreicht und Zielminimum innere Energie der Energieabsorption wurde während des anfänglichen „unteren Bein-” abschnitts des Aufprallschlags auf 175 J getestet, was eine günstige Energieabsorption war. Gesamtknautscheffizienz des dargestellten Energieabsorbers mit, wie gezeigt platzierten, geformten und dimensionierten Rippen war 88% ... im Vergleich zu nur 76% für einen ähnlichen Energieabsorber ohne die Rippen. Bei optimaler Abstimmung auf einen Energieabsorber für ein bestimmtes Stoßfängersystem (zum Beispiel verbesserte Platzierung, Form und Größe der Rippen), kann Knautscheffizienz bis zu ungefähr 90%, basierend auf Testen, erhöht werden. Zum Beispiel kann es günstig sein, eine Dichte der Rippen 34 in Nähe einer Mitte des Knautschlappens 23 leicht zu erhöhen und/oder diese leicht von den Enden des Knautschlappens 23 zu beabstanden und/oder ihre Größe, Tiefe, Form, Dichte und Länge zu variieren. Dies kann durch Testen bestimmt werden. Des Weiteren kann dies durchaus schnell in Werkzeugen, ohne lange Vorlaufzeiten, vorgenommen werden. Es ist auch in Erwägung gezogen, dass Öffnungen in den Stirnwänden 26 bis 27 ausgebildet werden können, um die Steifheit an Enden des Knautschgehäuses zu verringern und so, dass die Crush-Boxen eine einheitlichere Steifheit über ihre ganze Länge aufweisen, was manchmal eine Anforderung an Fahrzeughersteller ist.
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Der vorliegende Energieabsorber ist spritzgegossen und der Träger aus hochfestem Stahl walzgeformt. Zum Beispiel kann der Energieabsorber aus TPO Material oder aus PCT/PB Material geformt werden und der Träger kann aus einem Stahlblech mit 120 ksi Zugfestigkeit von ungefähr 1,6 mm Dicke in einen B-förmigen Querschnitt walzgeformt werden. Jedoch wird in Erwägung gezogen, dass verschiedene Kunststoff- und Metallmaterialien verwendet werden können und dass verschiedene Verfahren zum Formen dieser auch verwendet werden können. Bemerkenswerterweise ist der dargestellte B-Träger der Länge nach ausgebogen, weist aber eine (vertikale) flache Vorderwand auf und einen hohlgeprägten Kanal, der über jedem seiner zwei Rohre mittig angeordnet ist, welcher agiert, um die Vorderwand bei erheblichem Aufprall zu stabilisieren. Die oberen und unteren Wände in dem Energieabsorber können direkt über den Kanälen angeordnet sein, so dass sich die oberen und unteren Wände bei Aufprall in die Kanäle erstrecken, welche die Wände temporär während frühen Stadien des Aufpralls an der Vorderwand halten. Alternativ können die oberen und unteren Wände in dem Energieabsorber direkt in einen flachen Abschnitt der (vertikalen) flachen Vorderwand eingreifen und gut funktionieren.
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Zusätzliche Ausführungsbeispiele werden unter Verwendung ähnlicher Bezugszeichen für ähnliche und identische Merkmale, Charakteristiken und Aspekte gezeigt aber Hinzufügung der Buchstaben „A”, „B”, etc. Dies, um überflüssige Erörterung zu reduzieren. Die Erörterung und Beschreibung von jedem Merkmal für erstbeschriebene Gegenstände ist beabsichtigt, um diese auf die später identifizierten Gegenstände anzuwenden und diese „fortzuführen”, wenn nicht anders vermerkt.
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5 zeigt einen anderen Energieabsorber 22A, ähnlich dem Energieabsorber 22 (1), der sich aber kürzer als eine Länge seines Trägers 21A erstreckt. Zum Beispiel können, anstelle des einzelnen Energieabsorbers 22, drei separate Energieabsorber 22A, jeder einen einzelnen Knautschlappen 23A bildend, verwendet werden, wobei jeder besondere funktionelle Charakteristiken für seine besondere Positionierung und Fahrzeug aufweist.
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6 bis 7 zeigen einen anderen Energieabsorber 22B, bei dem der Knautschlappen 23B in einem größeren Ausmaß verlängert ist als im Energieabsorber 22. Auch wurde ein Querschnittsprofil der Wände 24B bis 25B modifiziert, um entlang mit mehreren großzügigen Radien an jeder Ecke/Verbindung relativ gerade (mit nur einer sehr leichten Biegung) zu sein.
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8 zeigt einen Energieabsorber 22C mit vier Knautschlappen 23C an einer Rückwand 29C, wobei jeder Knautschlappen 23C Wände 24C bis 28C aufweist. Bemerkenswerterweise umfasst die Vorderwand 28C an den zwei Knautschlappen 23C außenbords, einen Außenbordabschnitt 45C, welcher gewinkelter ist als die verbleibenden Vorderwände 28C der anderen Knautschlappen 23C, so dass dieser eine Ecke eines Fahrzeuges bildet, welche nach hinten ausgebogen und aerodynamischer geformt ist. Die Ecke, welche durch Verbindung der Wände 24C bis 27C zu der Vorderwand 28C gebildet ist, ist großzügig gerundet. Sechs äußere Rippen 34C sind relativ einheitlich über eine Länge der Seitenwände 24C bis 25C beabstandet und sie erstrecken sich vertikal etwa 90% der Distanz der Seitenwände 24C bis 25C. Des Weiteren ist dort eine Rippe 34C relativ nah zu jeder der Stirnwände 26C bis 27C angeordnet.
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9 zeigt einen Energieabsorber 22D mit fünf Knautschlappen 23D, jeder aufweisend Wände 24D bis 28D. Die oberen und unteren Wände 24D bis 25D sind etwas zueinander gewinkelt und weisen einen größeren Verjüngungswinkel auf, so dass ein Querschnitt des Knautschlappens 23D ein zugespitzteres Profil als Energieabsorber 22 bis 22C aufweist. Bemerkenswerterweise weisen die Außenbordenden des Außenbordknautschlappens 23D eine kürzere Vor-Rück-Abmessung auf als ihre Enden innenbords, so dass der Energieabsorber 22D aerodynamischer, mit mehr nach hinten ausgebogenen Abschnitten in Nähe des Fenders, geformt ist. Die äußeren Rippen 34D sind weg von den Stirnwänden 27D beabstandet und in Tiefe flacher. Die äußeren Rippen 34D erstrecken sich nur etwa 80% der Distanz der Wände 24D bis 25D. Auch umfasst die Rückwand 29D vergrößerte obere und untere Flächen 29D', welche eine Gesamthöhe bilden, welche ungefähr viermal einer vertikalen Höhe der Knautschlappen 23D entspricht. Auch umfasst die Rückwand 29D vergrößerte Endflächen 29D'', welche an ihren Enden außenbords nach hinten ausgebogen sind und des Weiteren eine ästhetisch gebogene Form bilden, welche sich von der Oberseite, Unterseite und den Seiten der äußersten Knautschlappen 23D nach hinten, nach oben und nach unten in einer Weise zum Abstützen eines ähnlich geformten Stirnteils erstreckt.
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10 zeigt einen Energieabsorber 22E mit drei Knautschlappen 23E, jeder aufweisend Wände 24E bis 28E. Die oberen und unteren Wände 24E bis 25E sind etwas zueinander gewinkelt aber sie sind weiter voneinander beabstandet als im Energieabsorber 22E. Die äußeren Rippen 34E bilden eine erste, mit Zwischenraum angeordnete, Abmessung voneinander, aber die Außenbordrippen 34E bilden eine größere zweite, mit Zwischenraum angeordnete, Abmessung (größer als die erste mit Zwischenraum angeordnete Abmessung) weg von den Stirnwänden 27E. Des Weiteren sind die äußeren Rippen 34E nicht in Länge einheitlich. Anstelle dessen ist jede andere Rippe 34E ungefähr eine Hälfte der Länge der längeren Rippen, beispielsweise nur ungefähr 40% bis 50% der ganzen Längendistanz der Wände 24E bis 25E. Dies wurde vorgenommen, um die Last während dem Aufprallereignis graduell zu erhöhen, um ein vorgegebenes Lastprofil zu erreichen. Manche der Stirnwände 26E bis 27E weisen eine irregulär geformte Knautschinitiationsöffnung 48E auf, welche die Knautschlappen 23E in dem Bereich der Stirnwände 26E bis 27E schwächt. Die gezeigten Öffnungen 48E betragen ungefähr 20% bis 30% der Oberfläche der Stirnwände 26E bis 27E und erstrecken sich ungefähr 20% bis 30% des Wegs von dessen Spitze hin zu einem Boden der Knautschlappen 23E. Es wird in Erwägung gezogen, dass sie größer oder kleiner oder verschieden geformt sein können. Dies, so dass der Energieabsorber 22E eine einheitlichere Quetschung entlang seiner Länge bereitstellt, sogar wenn durch einen Gegenstand, aufweisend eine schmale Oberfläche (beispielsweise ein Pfosten oder ein Bein eines Fußgängers) in Nähe einer der Stirnwände 26E oder 27E getroffen.
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11 zeigt einen Energieabsorber 22F mit einem einzelnen Knautschlappen 23F, welcher durch Wände 24F bis 28F gebildet ist. Die oberen und unteren Wände 24F bis 25F sind ähnlich zu denen des Energieabsorbers 22 und 22A geformt und angeordnet. Die äußeren Rippen 34F sind nicht weit weg von den Stirnwänden 27F beabstandet. Die äußeren Rippen 34F erstrecken sich nur ungefähr 60% bis 70% einer Abmessung der Wände 23F bis 24F und jede andere Rippe ist flacher als angrenzende Rippen, wieder um ein besonderes Lastprofil zu erreichen. Integral gebildete Verbinder 32F sind entlang der Rückwand 29F ausgebildet. Bemerkenswerterweise umfasst die Rückwand 29F Vertiefungen 46F, die passend in die hohlgeprägten Kanäle in der Vorderwand des B-Trägers eingreifen (siehe die zwei Kanäle in der Vorderwand des B-Trägers 21). Integral gebildete Verbinder 32F (Haken) erstrecken sich von dem Basisflansch 29F nach hinten.
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12 zeigt einen Energieabsorber 22G mit einem einzelnen Knautschlappen 23G, der durch Wände 24G bis 28G gebildet ist, ähnlich Energieabsorber 22F. Die äußeren Rippen 34G sind nicht weit weg von den Stirnwänden 27F beabstandet. Der Energieabsorber 22G ist leicht der Länge nach ausgebogen aber etwas geradläufiger als der Energieabsorber 22F und des Weiteren ist der Knautschlappen 23G etwas breiter und kürzer in Höhe als der Knautschlappen 23F. Die Rippen 34G erstrecken sich nur ungefähr 40% bis 50% einer Abmessung der Wände 23F bis 24F und jede andere Rippe 34G ist nahe zu der Vorderwand 28G und die (wechselnden) anderen sind nahe der Rückwand 29G. Da ist eine vernünftig hohe Dichte an Rippen und diese sind ziemlich flach.
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13 zeigt einen Energieabsorber 22H mit fünf Knautschlappen 23H an einer Rückwand 29H, jeder Knautschlappen 23H aufweisend Wände 24H bis 28H und Rippen 34H. Der Energieabsorber 22H ist nicht gänzlich ungleich dem Energieabsorber 22C. Jedoch weisen die Stirnwände 26H bis 27H eine irregulär geformte Knautschinitiationsöffnung 48H auf, welche die Knautschlappen 23H in dem Bereich der Stirnwände 26H bis 27H schwächt. Die gezeigten Öffnungen 48H sind ungefähr 50% bis 60% der Oberfläche der Stirnwände 26H bis 27H und erstrecken sich von oben nach unten des Knautschlappens 23H. Es ist in Erwägung gezogen, dass diese größer oder kleiner oder unterschiedlich geformt sein können. Dies, so dass der Energieabsorber 22H eine einheitlichere Quetschung über seine Länge bereitstellt, sogar wenn in Nähe einer der Stirnwände 26H oder 27H durch einen Gegenstand, aufweisend eine schmale Oberfläche (beispielsweise ein Pfosten oder ein Bein eines Fußgängers) getroffen.
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14 zeigt einen Energieabsorber 22I mit fünf Knautschlappen 23I an einer Rückwand 29I, jeder Knautschlappen 23I aufweisend Wände 24I bis 28I. Bemerkens werterweise umfasst die Vorderwand 28I an den zwei Knautschlappen 23I außenbords eine Vorderwand 29I, welche im Wesentlichen gewinkelter ist, als die verbleibenden Vorderwände 29I in den anderen Knautschlappen 23I, so dass diese eine Ecke eines Fahrzeugs bildet, welche nach hinten ausgebogen ist und aerodynamischer geformt ist. Eine Vielzahl von äußeren Rippen 34I ist relativ einheitlich über eine Länge der Seitenwände 24I bis 25I beabstandet und sie erstrecken sich vertikal ungefähr 90% der Distanz der Seitenwände 24I bis 25I. Die äußeren zwei Knautschlappen 23I sind einen zusätzlichen Betrag von den anderen Knautschlappen 23I beabstandet, um Raum für Löcher 49I zu lassen. Löcher 49I bieten Durchlass für Abschlepphaken oder Kabel und Nebelleuchten. Die Löcher 49I können auch Zugang zu Bändern/Gurten zum Montieren/Sichern einer Stoßfängervormontage an das Fahrzeugrahmenprofil ermöglichen (zum Beispiel Stoßfängerträger, Energieabsorber, Stirnteil und zugehörige vorgefertigte Komponenten).
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Wie oben erörtert, kann Stabilität von vergrößerten Wänden in Knautschlappen von Energieabsorbern erheblich durch die Präsenz von äußeren Rippen verbessert werden. Die äußeren Rippen sind einfach in Formstücke platzierbar und auch einfach durch Pressformprüfungspersonal modifizierbar, ohne die Arbeit an den Formstücken auszusourcen, folglich zu verbesserten Formvorlaufzeiten führend, verbesserten und vereinfachten Formstücken, etc. Rippen können den Lappenwänden ermöglichen, eine konstante Dicke beizubehalten, welche das Formen vereinfacht und Teileverarbeitung einfacher macht.
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15 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen modifizierten Energieabsorbers 22J umfassend einen Knautschlappen 23J. Es wird in Erwägung gezogen, dass der Knautschlappen 23J äußere Rippen (34) umfasst (oder nicht). Der gezeigte Knautschlappen 23J umfasst innere Rippen 52J, welche sich von Vorderwand 28J ungefähr 20% der Distanz zum Basisflansch 29J vertikal nach unten erstrecken und welche sich zwischen einer oberen Wand (nicht spezifisch gezeigt) und einer unteren Wand 25J des Knautschlappens 23J erstrecken. Diese Rippen werden verwendet, um die Vorderwand zu verstärken, so dass die Last schnell während dem anfänglichen Quantum des Aufpralls erhöht wird. Eine Wandstabilisatorkomponente 53J ist an einem Träger 21J unter dem Energieabsorber 22J montiert. Die Wandstabilisatorkomponente 53J kann thermogeformt sein (oder spritzgegossen oder andererseits aus polymerem Material geformt... oder aus einem anderen Material, wie beispielsweise Metall geformt sein). Die Komponente 53J umfasst einen Basisflansch 54J, welcher in einen Träger 21J eingreift und umfasst eine Vielzahl von sich nach vorne erstreckenden Vorsprüngen 55J (auch „Riffeln” oder „erhöhte Flächen” genannt), die durch dazwischen liegende Wände 56J beabstandet sind, um Ausnehmungen 57J zu bilden. Die gezeigte Komponente 53J weist Vorsprünge 55J auf, welche niedrighohe Knautschlappen sind... so dass Komponente 53J selbst einen zweiten Energieabsorber bildet.
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Die Ausnehmungen 57J sind mit den inneren Rippen 52J so angeordnet, dass bei initalem Aufprall ein geringeres Level an Energieabsorption besteht, wenn der Knautschlappen 55J einzufallen beginnt (zum Beispiel ist dies während einem Fußgängeraufprall wünschenswert). Dann erhöht sich die Energieabsorption, wenn Ausnehmungen 57J kontaktiert werden. Des Weiteren können die inneren Rippen 52J in die Rückwand 56J eingreifen. Speziell wenn Aufprallschlag stattfindet und der Knautschlappen 55J einfällt, bewegen sich die Rippen 52J in die Aussparungen 57J, wo sie eingeklemmt werden. Dies maximiert die Knautscheffizienz von initialen Niedriglastaufprallzonen. Bei weiterem Aufprall greifen die Rippen 52J in die zwischengeordneten Wände 56J und quetschen in einer Weise die die Energieabsorption während Aufprall signifikant erhöht, folglich einen „gestuften Anstieg” an Energieabsorption bereitstellend. Dieser „gestufte Anstieg” ist wünschenswert, um einen Niedriglastenergieabsorber für Fußgängeraufpralle, noch eine höhere Last für Aufpralle von Fahrzeugen bereitzustellen. Bemerkenswerterweise ist es bedeutsam, dass die Aussparungen 57J die inneren Rippen 52J einklemmen, so dass die Rippen 52J sich nicht lateral in einer Weise biegen oder wegrutschen, dass keine wesentliche Aufprallenergie absorbiert wird. Durch Ändern einer Tiefe der Rippen findet der gestufte Anstieg in Energieabsorption schneller statt. Durch Ändern einer Dicke der Rippen ist der gestufte Anstieg größer (zum Beispiel Energieabsorption findet zu einer schnelleren Rate statt). Dieser gestufte Anstieg kann auch durch die Anzahl, Position, Form und Profil der inneren Rippen beeinflusst werden. Zum Beispiel wird eine innere Rippe mit einer schmaleren „Spitze” und größeren „Wurzel”, zusätzlich zum Bereitstellen eines gestuften Anstiegs in Energieabsorption, auch tendenziell ein unterschiedliches Gesamtenergieabsorpitonsprofil über den ganzen Schlag des Aufpralls bereitstellen. Die gezeigten Vorsprünge 55J sind effektiv kurze Knautschlappen und sie erhöhen Energieabsorption des Stoßfängersystems, wenn der Energieabsorber 22J eine vollständig eingefallene Position erreicht... und generell bevor der Träger 21J permanente Deformierung anfängt. Durch Variation einer Dicke des thermogeformten Blattes, welches verwendet wird, um Komponente 53J herzustellen, und/oder durch Variation einer Höhe, Form oder Größe der Vorsprünge 55J, kann Gesamtenergieabsorption des Stoßfängersystems vorteilhafterweise beeinflusst/abgestimmt werden.
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Bemerkenswerterweise kann die innere Struktur des Energieabsorbers 22J und der Stabilisatorkomponente irgendeiner, der vorher beschriebenen, Energieabsorber (22 bis 22I) mit äußeren Rippen sein oder alternativ kann dieser ohne äußere Rippen gebildet werden. Des Weiteren kann die Werkzeugbestückung zum Herstellen der Stabilisatorkomponente sehr schnell mit minimalen Vorlaufzeiten gemacht werden und die inneren Rippen können des Weiteren schnell abgestimmt werden, somit optimale Abstimmung des Stoßfängersystems zur Energieabsorption ermöglichend, sogar spät in dem Stoßfängerentwicklungsprogramm.
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Es wird in Erwägung gezogen, dass die wandstabilisierende Halterkomponente (auch als ein „zweiter Energieabsorber” hierin bezeichnet) durch verschiedene Mittel hergestellt werden kann (zum Beispiel Vakuumthermoformen, Spritzgießen, Pressformschneiden, Stempeln, etc.) und unterschiedliche Materialien sein können (zum Beispiel Kunststoff, Metall, Verbund etc). Die dargestellte Komponente ist aus Kunststoffmaterial vakuumthermogeformt.
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Es ist besonders in Erwägung gezogen, dass der Energieabsorber viel weiter entwickelt und komplizierter als der gezeigte Energieabsorber 20 sein kann, wie vom Fachmann auf dem Gebiet des Stoßfängerdesigns verstanden wird. Zum Beispiel sind viele Energieabsorber so konfiguriert, um Stirnteile eines Fahrzeugs abzustützen und auch Funktion bereitzustellen, wie beispielsweise Zurückhalten von Kabeln und/oder Hardware (zum Beispiel Lichter, Grille, etc.). Auch werden Energieabsorber gewöhnlicherweise gestaltet, um abgestimmte Energieabsorption an spezifischen Stellen bereitzustellen, wie beispielsweise für Eckaufprall, Frontpfostenaufprall, Frontstoßfänger-zu-Frontstoßfänger-Aufprall etc. Die vorliegenden Komponente 31 kann so hergestellt werden, um unter jegliche Crush-Box 21 zu passen, welche ausreichend langgestreckt ist, um Stabilisierung seiner Seitenwände zu bedingen, ohne Rücksicht auf die Position des Knautschgehäuses, Form oder Orientierung und ohne Rücksicht auf die gänzliche Form des Energieabsorbers zu nehmen. Des Weiteren stabilisieren und stärken die inneren Rippen 30 und die Komponente 31 den Energieabsorber 20, erlauben diesem eine weite Bandbreite von Designs unterzubringen.
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Es ist zu verstehen, dass Variationen und Modifikationen basierend auf der vorher genannten Ausgestaltung, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, hergestellt werden können und es ist des Weiteren zu verstehen, dass solche Konzepte beabsichtigen, durch die folgenden Ansprüche abgedeckt zu werden, wenn nicht diese Ansprüche aufgrund ihrer Sprache etwas anderes ausdrücken.
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Zusammenfassung
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Energieabsorber mit Seitenwandstabilisatorrippen
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Fahrzeugstoßfängersystem umfassend einen länglichen Verstärkungsträger zur Montage an einen Fahrzeugrahmen und einen Energieabsorber, der an eine Vorderfläche des Verstärkungsträgers grenzt. Der Energieabsorber umfasst längsgestreckte hohle Knautschlappen, die zum Quetschen und Energieabsorbieren bei einem Fahrzeugaufprall konfiguriert sind, wobei die Knautschlappen miteinander verbundene obere, untere, Stirn- und Vorderwände umfassen. Zumindest ein gegenüberliegendes Paar der Wände, wie beispielsweise die oberen und unteren Wände, sind parallel einer Länge des Trägers verlängert, um vergrößerte Flächen zu bilden, welche gewöhnlich ungestützt sind, aber das eine Paar Wände umfasst des Weiteren eine Vielzahl von beabstandeten äußeren Rippen, die sich senkrecht zu der Länge zur Stabilisierung der vergrößerten Flächen erstrecken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6575510 [0003]
- US 6609740 [0003]
