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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft einen Schild, der an einem Fahrzeugstoßfänger befestigt ist, der Tests bei einem Zusammenstoß mit einer fortlaufend verformbaren Barriere unterzogen und zum Teil auf Grundlage der Homogenität der Verformung der Barriere bewertet wird.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Fahrzeuge werden einer großen Bandbreite von Tests unterzogen, die durch staatliche Verordnungen und Versicherungsbescheinigungen vorgeschrieben werden. Tests bezüglich Energieabsorption, Haltbarkeit und Insassenschutz werden an neuen Fahrzeugen durchgeführt. Eingriffe in die Fahrgastzelle werden in mehreren Tests zum Insassenschutz bei einem Zusammenstoß analysiert.
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Aufgrund der zahlreichen Arten von Zusammenstößen werden ständig neue Tests vorgeschlagen, um die Insassensicherheit, die Fußgängersicherheit und die Sicherheit anderer Fahrzeuginsassen zu verbessern. Ein neuer Fahrzeugtest zum Testen von Fahrzeugen ist ein Test mit dem Titel: „2020 Euro NCAP-Test“, der auf Eingriffe testet und außerdem die Kompatibilität einer Fahrzeugkonstruktion mit anderen Fahrzeugen testet, die an einem Zusammenstoß beteiligt sein könnten. Eine Kompatibilitätsmessung beim NCAP-Test bezieht sich auf die Homogenität der Verformung einer fahrbaren fortlaufend verformbaren Barriere (MPDB), die mit einem sich bewegenden Fahrzeug zusammenstößt. Die Hauptursache von schlechten Homogenitätstestergebnissen ist, dass der Stoßfängerträger/die Quetschdose ein tiefes Loch in die verformbare Barriere stoßen kann. Tiefere Verformungsbereiche auf der fahrbaren Barriere sind unerwünscht und führen zu nicht zufriedenstellenden Testergebnissen.
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Veränderungen an der Konstruktion eines Fahrzeugs müssen nicht nur derzeitige Unfallsicherheitsvorschriften bezogen auf Insassenschutz erfüllen, d. h. FMVSS, IIHS, NCAP, EU-NCAP etc., sondern müssen außerdem so gestaltet sein, dass sie die zusätzlichen anstehenden Unfallkompatibilitätsvorschriften erhöhen. Die Unfallkompatibilitätsvorschrift ist dazu gedacht, Schaden am anderen Fahrzeug im Falle eines Unfalls zu minimieren oder zu verringern.
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Die erwähnten Probleme und weitere Probleme werden von dieser Offenbarung wie nachstehend zusammengefasst behandelt.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung ist eine Frontendenstruktur für ein Fahrzeug bereitgestellt, um die Fahrzeugkompatibilitätsleistung zu erhöhen. Die Frontendenstruktur beinhaltet eine Frontverkleidung und einen Stoßfänger, der hinter der Frontverkleidung bereitgestellt ist. Eine Quetschdose ist zwischen dem Stoßfänger und einem Rahmenelement befestigt. Ein Schild ist an dem Stoßfänger befestigt, der sich oberhalb des Stoßfängers und unterhalb des Stoßfängers erstreckt, um die Verformung einer verformbaren Barriere zu verteilen, die durch die Quetschdosen in Bereichen oberhalb und unterhalb des Stoßfängers als Reaktion auf einen Aufprall mit der verformbaren Barriere verursacht wird. Der Schild verringert tiefe Verformungen durch das Zerstreuen der konzentrierten Belastung um den Stoßfängerträger und die Quetschdosen.
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Gemäß einem anderen Aspekt dieser Offenbarung kann der Schild eine Vielzahl von sich vertikal erstreckenden Rippen beinhalten, die sich oberhalb und unterhalb des Stoßfängers erstrecken. Die Rippen können durch ebene Abschnitte beabstandet sein, die sich in einer vertikalen Ebene parallel zu einer Frontfläche des Stoßfängers erstrecken. Die Rippen können mit den ebenen Abschnitten an oberen und unteren distalen Kanten des Schilds zusammenhängen und sich in einer Rückwärtsrichtung erstrecken, wenn sie sich dem Stoßfänger nähern. Alternativ können die Rippen ebene Rippen sein, die in einer Längsrichtung relativ zu den ebenen Abschnitten versetzt sind.
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Der Schild kann außerdem einen sich quer erstreckenden Mittelabschnitt beinhalten, der mechanisch am Stoßfänger befestigt ist.
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Der Schild kann sich oberhalb des Stoßfängers zu einem Motorhaubenstützrahmen erstrecken und kann sich unterhalb des Stoßfängers zu einem Unterrahmen erstrecken, der einen Motor des Fahrzeugs stützt. Der Schild kann sich außerdem von einer Kühlergrillöffnung des Fahrzeugs zu einem seitlichen Ende des Stoßfängerträgers erstrecken.
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Die Frontendenstruktur kann ferner eine Frontverkleidung und eine Schaumstoffschicht umfassen, die in Kontakt mit einer Rückseite der Frontverkleidung steht, wobei der Schild als eine Verstärkung an der Schaumstoffschicht befestigt ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt dieser Offenbarung ist eine Frontverkleidungsbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt, um die Fahrzeugkompatibilitätsleistung zu erhöhen. Die Frontverkleidungsbaugruppe beinhaltet eine Frontverkleidungsplatte, eine energieabsorbierende Schaumstoffschicht und einen Schild, der an einer Rückseite der Schaumstoffschicht befestigt ist. Die Polymerschaumstoffschicht ist an einer Rückseite der Frontverkleidungsplatte angebracht. Der Schild ist an einer Rückseite der Schaumstoffschicht befestigt und ist dazu ausgelegt, um an einem Stoßfängerträger des Fahrzeugs befestigt zu werden.
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Gemäß anderen Aspekten dieser Offenbarung in Bezug auf eine Frontverkleidungsbaugruppe kann eine Klammer am Schild angebracht sein, welche die Frontverkleidungsbaugruppe mit dem Stoßfänger des Fahrzeugs verbindet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vielzahl von Halterungen verwendet werden, um den Schild am Stoßfängerträger zu befestigen.
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Die Polymerschaumstoffschicht der Frontverkleidungsbaugruppe kann geschäumtes Polyurethan sein. Die Frontverkleidungsplatte kann ein spritzgegossenes Thermoplastteil sein.
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Der Schild der Frontverkleidungsbaugruppe kann ein relativ steifes Polymerblatt sein, das sich oberhalb des Stoßfängerträgers zum Motorhaubenstützrahmen erstreckt und sich unterhalb des Stoßfängerträgers zum Unterrahmen erstreckt, der einen Motor des Fahrzeugs stützt. Alternativ kann der Schild aus Aluminium oder Stahl hergestellt sein.
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Der Schild verbessert die MPDB-/Stoßfängerwechselwirkungszone an der Oberseite und Unterseite des Stoßfängerträgers. Der Quetschdosen-/Stoßfängerträgerbereich ist vergrößert, um einen gleichmäßigeren Kontakt mit der Barriere bereitzustellen. Der Schild stellt außerdem zusätzliche Unterstützung für die Frontverkleidung bereit, um den Kontaktbereich weiter zu glätten.
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Die erwähnten Aspekte dieser Offenbarung und weitere Aspekte werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug und eine fahrbare verformbare Barriere kurz vor einem Aufprall in einem 2020 Euro NCAP Mobile Progressive Deformable Barrier Front Offset Impact Test (Test zu einem versetzten Frontaufprall mit einer fahrbaren fortlaufend verformbaren Barriere).
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2 ist ein schematischer Seitenaufriss eines Fahrzeugs, das mit einem Frontalschild ausgestattet ist, der gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung gefertigt ist, und der in 1 gezeigten fahrbaren verformbaren Barriere im 2020 Euro NCAP Mobile Progressive Deformable Barrier Front Offset Impact Test.
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3 ist ein unvollständiger Seitenaufriss, der innerhalb des Kreises 3 in 2 eines Stoßfängers, einer Quetschdose, eines Rahmens und eines Unterrahmens mit einem Frontalschild gemacht wurde, der gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung gefertigt ist.
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4 ist eine unvollständige perspektivische Ansicht eines Fahrzeugfrontendenfrontalschildes mit dem Stoßfänger, der Quetschdose, dem Rahmen und dem Unterrahmen, die einen alternativen Frontalschild in Phantomlinien zeigt, der gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung gefertigt ist.
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5 ist ein rückwärtiger Aufriss des Frontalschilds für sich allein genommen, der gegebenenfalls auf beide Ausführungsformen der 3 und 4 anwendbar ist.
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6 ist eine Draufsicht, die entlang der Linie 6-6 in 4 gemacht wurde.
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7 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines/r alternativen Frontalschildes, Verkleidungsplatte, Polymerschaumstofffüllmaterials, Stoßfänger und Quetschdosen.
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8 ist eine Abbildung, welche die Ergebnisse eines nach 2020 Euro NCAP simulierten Tests eines Fahrzeugs zeigt, das eine Frontendenstruktur aufweist, die keinen aufprallverteilenden Frontalschild beinhaltet, in Bezug auf Homogenität der Verformung der fahrbaren Barriere.
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9 ist eine Abbildung, welche die Ergebnisse eines nach 2020 Euro NCAP simulierten Tests eines Fahrzeugs zeigt, das einen Frontalschild aufweist, in Bezug auf Homogenität der Verformung der fahrbaren Barriere.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die veranschaulichten Ausführungsformen sind mit Bezug auf die Zeichnungen offenbart. Dennoch versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein können. Elemente der verschiedenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um zusätzliche Beispiele bereitzustellen. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten darzustellen. Die spezifischen strukturellen und funktionellen Details sind nicht als einschränkend auszulegen, sondern als repräsentative Basis, um den Fachmann zu lehren, wie die offenbarten Konzepte umzusetzen sind.
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Mit Bezug auf 1 wird ein Fahrzeug 10 mit einem Wagen mit einer fahrbaren fortlaufend verformbaren Barriere (MPDB) 12 kurz vor einem Zusammenstoß in einem 2020 Euro NCAP-Test gezeigt. Der MPDB-Wagen 12 stützt und rangiert eine verformbare Barriere 14, die eine würfelförmige Baugruppe aus hexagonalen Quetschrohren 16 umfasst.
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Mit Bezug auf 2 ist das Fahrzeug 10 mit dem MPDB-Wagen 12 und der verformbaren Barriere 14 gezeigt, die genau vor einer Stoßfängerbaugruppe 18 des Fahrzeugs 10 bereitgestellt sind. Die Stoßfängerbaugruppe 18 wird unter der Motorhaube 20 des Fahrzeugs 10 vor dem Vorderrad 24 des Fahrzeugs 10 gezeigt. Im Test wird das Fahrzeug 10, das eine Masse von 1800 kg aufweist, mit 50 km/h auf das Barrierefahrzeug 12 zubewegt, während der MPDB-Wagen 12, der eine Masse von 1400 kg aufweist, mit 50 km/h in einen versetzten Frontalzusammenstoß bewegt wird. Nach dem Zusammenstoß wird die verformbare Barriere 14 mit einem 3-D-Scanner abgetastet, der verwendet wird, um die Verformung der verformbaren Barriere 14 als ein Ergebnis des versetzten Frontalzusammenstoßes zu messen. Einheitliche Verformung über die Fläche der verformbaren Barriere 14 wird als homogen angesehen, während uneinheitliche Verformung der verformbaren Umgebung 14 als nicht homogen angesehen wird. Auf Grundlage der 3-D-Abtastdaten wird der Wert der Homogenität/Geometrie als Testergebnis zugewiesen.
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Das Fahrzeug 10 kann auf einem Rahmen 26 errichtet sein, der ein herkömmlicher Rahmen sein kann, der Rahmenschienen beinhalten kann oder ein einstückiger Rahmen sein kann, der durch den Zusammenbau von Teilen, einschließlich Abschnitten des Rahmens 26 gebildet sein kann. Ein Unterrahmen 29 wird bereitgestellt, um einen Motor 31 des Fahrzeugs 10 zu stützen. Quetschdosen 28 sind an der Vorderseite des Rahmens 26 angebracht, um die Aufprallkraft bei einem Zusammenstoß zu absorbieren. Andere Arten von stoßdämpfenden Strukturen für Zusammenstöße können statt der Quetschdosen 28 verwendet werden. In dem 2020 Euro NCAP-Test für Fahrzeuge ohne einen Frontalschild 30, neigen tiefe Eindringungen in die verformbare Barriere 14 (gezeigt in den 1 und 2) dazu, dann aufzutreten, wenn die Quetschdosen 28 an einem Stoßfängerträger 32 befestigt sind. Die verformbare Barriere 14 neigt außerdem dazu, oberhalb und unterhalb des Stoßfängerträgers 32 wesentlich verformt zu sein.
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Der Frontalschild 30, der gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung gefertigt ist, wird als am Stoßfängerträger 32 befestigt gezeigt. Der Frontalschild 30 beinhaltet obere Verstärkungsrippen 34 und untere Verstärkungsrippen 36. Die Struktur der oberen und unteren Verstärkungsrippen 34, 36 wird ausführlicher unten mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Mit Bezug auf 3 sind die oberen Verstärkungsrippen 34 keilförmig mit einem unteren Ende 38, das eine obere Fläche 40 des Stoßfängerträgers 32 und eine Rückwand 42 überdeckt, die sich von der oberen Fläche 40 zur Rückseite 44 des Frontalschilds 30 erstreckt. Die unteren Verstärkungsrippen 36 sind keilförmig mit einem unteren Ende 46, das eine untere Fläche 48 des Stoßfängerträgers 32 und eine Rückwand 50 überdeckt, die sich von der unteren Fläche 48 zur Rückseite 44 des Frontalschilds 30 erstreckt. Eine Vielzahl von oberen und unteren Verstärkungsrippen 34, 36 werden über die Breite der Rückseite 44 des Frontalschilds 30 bereitgestellt.
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Mit Bezug auf die 4–6 wird eine alternative Ausführungsform des Frontalschilds 60 veranschaulicht, die eine Vielzahl von oberen rechteckigen Verstärkungsrippen 62 beinhaltet. Die Rippen 62 definieren jeweils eine rechteckige Aussparung 64 innerhalb einer Rückwand 66, einer rechten Seitenwand 68 und einer linken Seitenwand 70. Eine Vielzahl von unteren rechteckigen Verstärkungsrippen 72 definieren jeweils eine rechteckige Aussparung 74 innerhalb einer Rückwand 76, einer rechten Seitenwand 78 und einer linken Seitenwand 80.
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Mit Bezug auf 4 kann der Frontalschild 60 am Stoßfängerträger 32 mit einer Klammer 82 befestigt sein, die an einem Außenende 84 des Stoßfängerträgers angebracht ist. Obwohl es nicht speziell gezeigt ist, könnte der in den 2 und 3 gezeigte Frontalschild 30 auf eine ähnliche Weise an dem Stoßfängerträger 32 befestigt sein.
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Mit Bezug auf 5 ist der in den 3 und 4 gezeigte rückwärtige Aufriss darin ähnlich, dass die Rückansicht der beabstandeten keilförmigen Rippen 34, 36 und der rechteckigen Rippen 62, 72 derselbe sein kann.
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Mit Bezug auf 6 kann der Frontalschild 60 am Stoßfängerträger 32 mit einer Vielzahl von Halterungen 86, wie zum Beispiel einem Bolzen, einer Niete, einer Fließbohrschraube oder dergleichen, befestigt sein. Der Frontalschild 60 kann außerdem mit einem Kleber an dem Stoßfängerträger 32 befestigt sein. Der in den 2 und 3 gezeigte Frontalschild 30 könnte ähnlich an dem Stoßfängerträger 32 befestigt sein.
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Mit Bezug auf 7 ist eine andere alternative Ausführungsform eines Frontalschilds 90 veranschaulicht, die als Teil einer Baugruppe bereitgestellt wird, die eine Verkleidungsplatte 92 beinhaltet, die durch ein Polymerschaumstofffüllmaterial 94 mitgetragen wird. Der Frontalschild 90 ist eine ebene Platte, die keine Verstärkungsrippen wie veranschaulicht beinhaltet. Es versteht sich, dass der Frontalschild 30, einschließlich keilförmiger Rippen 34, 36 (gezeigt in den 2 und 3), oder der Frontalschild 60, einschließlich rechteckiger Verstärkungsrippen 62, 72 (gezeigt in den 4–6), durch den ebenen Frontalschild 90 in einer Baugruppe mit der Verkleidungsplatte 92 und dem Schaumstofffüllmaterial 94 ausgetauscht werden kann. Die Verkleidungsplatte 92 bildet eine Klasse-A-Fläche an der Fahrzeugfront. Der Frontalschild 90 kann als Teil der Baugruppe mit der Verkleidungsplatte 92 und dem Polymerschaumstofffüllmaterial 94 beinhaltet sein und eine Verstärkung für das Schaumstofffüllmaterial 94 bilden. Mit diesem Ansatz kann der Frontalschild 90 am Fahrzeug als Teil des herkömmlichen Montageverfahrens für Verkleidungsplatten 92 angebracht werden.
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Die Verkleidungsplatte 92 und das Schaumstofffüllmaterial 94 absorbieren zu Beginn die Aufprallkraft. Wenn der Aufprall relativ klein ist, absorbiert der Schaumstoff den Aufprall möglicherweise vollständig. Aber bei einem wesentlichen Aufprall wird die Aufprallkraft durch den Schaumstoff an den Frontalschild 90, den Stoßfängerträger 32, die Quetschdosen 28 und den Rahmen 26 übertragen. Der Frontalschild 90 dient der Erhöhung der Homogenität der Verformung der verformbaren Barriere und der Verbesserung der Fahrzeugkompatibilitätsleistung im 2020 Euro NCAP-Test.
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Mit Bezug auf 8 wird eine Abbildung der Homogenität/Geometrie der Barriere (Standardabweichung des Eindringens in dem gemessenen Bereich) nach einem simulierten Testzusammenstoß nach 2020 Euro NCAP gezeigt, welche widergibt, dass die Frontendenstruktur ohne eine Aufprallverteilungsschiene mit 103 bewertet wurde. Die Homogenitäts-/Geometriebewertung wird mit 75 % gewichtet und ist als „absolutes Minimum“ bestimmt. In dem simulierten Test wird auch der Energiezufuhr zur fahrbaren Barriere ein Wert zugeordnet, welcher mit 2,2 (Energieabsorption der MPDB innerhalb des Bewertungsbereiches durch geschätzte Steifigkeit und verformten Rauminhalt) bewertet wurde und der mit 25 % Gewicht einging. Die Energiezufuhr ist ein Produkt der Barriereenergiebewertung von 79 % und der Geschwindigkeitsdifferenz der Barriere von 56,2 km/h (der Differenz der Startgeschwindigkeit und der Minimalgeschwindigkeit). Der Barriereenergiewert und die Geschwindigkeitsdifferenzwerte wurden jeweils mit 50 % gewichtet und ergaben eine „sehr gut“-Bewertung für die Barriereenergie und eine „durchschnittlich“-Akzeptanzbewertung für den Geschwindigkeitsdifferenzwert der Barriere. Die Gesamtbewertung für den simulierten Stoßfängerträger war 3,3 und wurde als „durchschnittlich“ bewertet.
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Mit Bezug auf 9 ergab die Bewertung einer Abbildung des simulierten Tests der Homogenität/Geometrie für eine Frontendenunterbodenstruktur einschließlich eines Frontalschildes ein Homogenitäts-/Geometrieergebnis von 81. Die Barriereenergie betrug 55 % und der Geschwindigkeitsdifferenzwert der Barriere betrug 57,1 km/h. Das Homogenitäts-/Geometrieergebnis von 95 im Test von 8 verbesserte sich auf 81 und wurde als eine „durchschnittlich“-Akzeptanzbewertung bewertet. Als die Homogenitäts-/Geometrie-Bewertung von 2,8 mit dem Energiezufuhrwert von 2,7 kombiniert und wie zuvor beschrieben gewichtet wurde, wurde die Gesamtbewertung des Fahrzeugs mit dem Frontalschild als „durchschnittlich“ bewertet. Die Barriereenergiebewertung von 55 % wurde als „gut“ bewertet und stellt eine Verbesserung der Homogenität um 16 % gegenüber den in 8 berichteten Testergebnissen dar.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind spezifische Beispiele, die nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die Merkmale der veranschaulichten Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte zu bilden. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind vielmehr beschreibend als beschränkend. Der Umfang der folgenden Patentansprüche ist breiter als die spezifisch offenbarten Ausführungsformen und beinhaltet ebenfalls Modifikationen der veranschaulichten Ausführungsformen.
