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GEBIET DER TECHNIK
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Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Quetschdosenbaugruppe für ein Fahrzeug und insbesondere eine Verdrängungswiderstandsvorrichtung, die in Verbindung mit der Quetschdosenbaugruppe verwendet wird.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Kraftfahrzeuge beinhalten bekanntermaßen vordere und hintere Stoßfänger, bei denen es sich um Strukturen handelt, die am vorderen bzw. hinteren Ende des Fahrzeugs angebracht oder in diese integriert und dazu konfiguriert sind, Lasten zu absorbieren. Quetschdosenbaugruppen können die Stoßfänger an den Fahrzeugrahmen koppeln. Die Quetschdosenbaugruppen können einen Teil der auf den Stoßfänger aufgebrachten Lasten absorbieren.
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Technische Probleme des Standes der Technik werden durch das Gebrauchsmuster gelöst.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Fahrzeugsystem gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Quetschdosenbaugruppe, die zwischen einem Stoßfängerbauteil und einem Fahrzeugrahmen angeordnet ist. Die Quetschdosenbaugruppe ist dazu konfiguriert nachzugeben, wenn das Stoßfängerbauteil näher an den Fahrzeugrahmen bewegt wird. Das System beinhaltet ferner eine Verdrängungswiderstandsvorrichtung, die eine Kammer aufweist, die ein flüssiges Nanomaterial enthält. Das flüssige Nanomaterial wird innerhalb der Kammer komprimiert, um einer Bewegung des Stoßfängerbauteils in Richtung des Fahrzeugrahmens zu widerstehen.
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In einem weiteren Beispiel des vorstehenden Systems weist die Quetschdosenbaugruppe einen Innenraum auf. Die Kammer ist vollständig außerhalb des Innenraums angeordnet.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme ist kein Abschnitt der Kammer zwischen dem Stoßfängerbauteil und dem Fahrzeugrahmen angeordnet.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme beinhaltet die Verdrängungswiderstandsvorrichtung eine Zahnstange und ein Ritzel. Die Zahnstange ist dazu konfiguriert, das Ritzel zum Drehen zu drängen, wenn das Stoßfängerbauteil durch eine auf das Stoßfängerbauteil ausgeübte Kraft in Richtung des Fahrzeugrahmens gedrängt wird. Die Flüssigkeit in der Kammer widersteht einer Drehung des Ritzels, um die Kraft zu erhöhen, die erforderlich ist, um das Stoßfängerbauteil in Richtung des Fahrzeugrahmens zu bewegen.
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Ein weiteres Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme beinhaltet eine Halterung, die an der Quetschdosenbaugruppe befestigt ist. Die Kammer wird durch die Halterung gehalten.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme weist das Ritzel ein erstes Ende, das durch die Halterung gehalten wird, und ein zweites Ende, das sich in die Kammer erstreckt, auf.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme steht das zweite Ende des Ritzels mit der Kammer in Gewindeeingriff.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme beinhaltet die Zahnstange einen Abschnitt, der sich in einen Innenraum der Quetschdose erstreckt. Das Ritzel und die Kammer sind vollständig außerhalb des Innenraums der Quetschdose angeordnet.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme befinden sich die Kammer und das Ritzel hinter der Quetschdosenbaugruppe relativ zu einer allgemeinen Ausrichtung eines Fahrzeugs, das die Quetschdosenbaugruppe aufweist.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme beinhaltet das flüssige Nanomaterial eine Vielzahl von nanoporösen Partikeln, die in einer chemisch inerten Flüssigkeit suspendiert ist.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Systeme ist die Vielzahl von nanoporösen Partikeln Silizium und ist die chemisch inerte Flüssigkeit Öl oder Wasser.
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Ein Verfahren zum Einstellen der Quetschdosennachgiebigkeit gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem Halten eines flüssigen Nanomaterials innerhalb einer Kammer, die von einer Quetschdosenbaugruppe getrennt ist. Die Quetschdosenbaugruppe ist zwischen einem Stoßfängerbauteil und einem Fahrzeugrahmen angeordnet. Die Quetschdosenbaugruppe ist dazu konfiguriert nachzugeben, wenn das Stoßfängerbauteil näher an den Fahrzeugrahmen bewegt wird. Das Verfahren beinhaltet ferner Widerstehen einer Bewegung des Stoßfängerbauteils in Richtung des Fahrzeugrahmens unter Verwendung des flüssigen Nanomaterials.
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In einem weiteren Beispiel des vorstehenden Verfahrens weist die Quetschdosenbaugruppe einen Innenraum auf. Die Kammer ist vollständig außerhalb des Innenraums angeordnet.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren ferner Aufbringen einer Kraft auf das Stoßfängerbauteil. Das Verfahren beinhaltet ferner Verwenden einer Zahnstange, um einer Bewegung des Stoßfängerbauteils in Richtung des Fahrzeugrahmens als Reaktion auf die Kraft zu widerstehen, Verwenden eines Ritzels, um einer Bewegung der Zahnstange zu widerstehen, und Verwenden des flüssigen Nanomaterials, um einer Drehung des Ritzels zu widerstehen.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Verfahren erstreckt sich die Zahnstange in einen Innenraum der Quetschdosenbaugruppe. Die Kammer und das Ritzel befinden sich hinter der Quetschdosenbaugruppe relativ zu einer allgemeinen Ausrichtung eines Fahrzeugs, das die Quetschdosenbaugruppe aufweist.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das flüssige Nanomaterial eine Vielzahl von nanoporösen Partikeln, die in einer chemisch inerten Flüssigkeit suspendiert ist.
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In einem weiteren Beispiel eines beliebigen der vorstehenden Verfahren ist die Vielzahl von nanoporösen Partikeln Silizium und ist die chemisch inerte Flüssigkeit Öl oder Wasser.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorstehenden Absätze, der Schutzansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
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Figurenliste
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele werden dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die Figuren, die der detaillierten Beschreibung beigefügt sind, können kurz wie folgt beschrieben werden:
- 1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem vorderen Stoßfänger und einem hinteren Stoßfänger.
- 2 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht des vorderen Stoßfängers und eines Stoßfängerträgersystems des Fahrzeugs der 1.
- 3 veranschaulicht eine Rückansicht des Stoßfängerträgersystems der 2.
- 4 veranschaulicht eine Nahansicht eines Bereichs des Stoßfängerträgersystems der 3 mit einer Teilschnittansicht einer Quetschdosenbaugruppe des Stoßfängerträgersystems.
- 5 veranschaulicht eine Verdrängungswiderstandsvorrichtung, die mit der Quetschdosenbaugruppe der 4 genutzt wird.
- 6 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht ausgewählter Abschnitte der Verdrängungswiderstandsvorrichtung der 5.
- 7 veranschaulicht eine Schnittansicht einer Kammer der Verdrängungswiderstandsvorrichtung.
- 8 veranschaulicht grafisch einen Verlauf der Kraft gegenüber der Quetschdistanz für eine erste Quetschdose, die keine Verdrängungswiderstandsvorrichtung nutzt, eine zweite Quetschdose, die eine Verdrängungswiderstandsvorrichtung nutzt, die einen ersten Widerstand bereitstellt, und eine dritte Quetschdose, die eine Verdrängungswiderstandsvorrichtung nutzt, die einen zweiten Widerstand bereitstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Quetschdosenbaugruppen für Fahrzeuge, die Verdrängungswiderstandsvorrichtungen nutzen, die ein flüssiges Nanomaterial aufweisen. Die Verdrängungswiderstandsvorrichtungen erhöhen ein Maß an Kraft, das auf einen Stoßfänger aufgebracht werden muss, um zu bewirken, dass die Quetschdosenbaugruppen nachgeben.
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1 veranschaulicht ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich in diesem Beispiel um einen Pickup handelt. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen vorderen Stoßfänger 12 und einen hinteren Stoßfänger 14.
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2 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht des vorderen Stoßfängers 12 und eines Stoßfängerträgersystems 16, das den vorderen Stoßfänger 12 trägt. Das Stoßfängerträgersystem 16 beinhaltet einen Stoßfängerträger 18 und Quetschdosenbaugruppen 20, die zwischen dem Stoßfängerträger 18 und Abschnitten eines Fahrzeugrahmens 24 angeordnet sind. Die Quetschdosenbaugruppen könnten an anderer Stelle des Fahrzeugs 10 verwendet werden, wie etwa in Verbindung mit dem hinteren Stoßfänger 14.
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Wenn er in das Fahrzeug 10 eingebaut ist, ist der vordere Stoßfänger 12 an dem Stoßfängerträger 18 montiert. Die Quetschdosenbaugruppen 20, eine auf einer Beifahrerseite und eine auf einer Fahrerseite des Fahrzeugs 10, befestigen den Stoßfängerträger 18 an Abschnitten des Fahrzeugrahmens 24. Wenn eine Kraft F, wie etwa eine Aufpralllast, auf den vorderen Stoßfänger 12 aufgebracht wird, regeln die Quetschdosenbaugruppen 20 die mit der Kraft verbundene Energieverteilung.
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Unter Bezugnahme nun auf die 3-6, können eine oder beide der Quetschdosenbaugruppen 20, wenn die Kraft F ein Schwellenkraftniveau übersteigt, nachgeben, was eine Bewegung des Stoßfängerträgers 18 näher an den Fahrzeugrahmen 24 ermöglicht. Wenn die Quetschdosenbaugruppen 20 nachgeben, verringert sich ein Abstand X zwischen dem Stoßfängerträger 18 und dem Fahrzeugrahmen 24.
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Die Quetschdosenbaugruppen 20, die beispielhafte Ausführungsform, sind kegelstumpfförmig. Die Quetschdosenbaugruppen 20 können zum Beispiel aus Metall gebildet sein.
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Das Schwellenkraftniveau, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass die Quetschdosenbaugruppen 20 nachgeben, kann auf Grundlage einer Ausgestaltung der Quetschdosenbaugruppen 20 variieren. Zum Beispiel könnte eine Dicke des Metalls erhöht werden, wenn ein höheres Schwellenkraftniveau gewünscht ist. Das Schwellenkraftniveau, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass die Quetschdosenbaugruppen 20 nachgeben, kann auch unter anderem auf Grundlage eines Gewichts des Fahrzeugs 10 und einer Architektur des Fahrzeugs 10 variieren.
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Während die Quetschdosenbaugruppen 20 für spezifische Fahrzeugarchitekturen ausgelegt sein können, erhöht dies die Teilekomplexität, da für jede Fahrzeugarchitektur eine spezifische Art von Quetschdosenbaugruppe erforderlich sein kann. Es versteht sich, dass die Verwendung einer gemeinsamen Ausgestaltung einer Quetschdosenbaugruppe über mehrere Fahrzeugplattformen hinweg dazu beitragen kann, die Teilekomplexität zu reduzieren.
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Dementsprechend werden die Quetschdosenbaugruppen 20 der beispielhaften Ausführungsform jeweils in Verbindung mit einer Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 genutzt. Die Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 kann einer Bewegung des Stoßfängerträgers 18 in Richtung des Fahrzeugrahmens 24 als Reaktion auf die Kraft F widerstehen, wodurch das Schwellenkraftniveau erhöht ist, das erreicht werden muss, bevor die zugehörige Quetschdosenbaugruppe 20 nachgibt. Der Widerstand gegen die Bewegung des Stoßfängerträgers 18 in Richtung des Fahrzeugrahmens 24 mit der Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 erhöht das Schwellenkraftniveau, das erreicht werden muss, zu bewirken, dass die Quetschdosenbaugruppe 20 nachgibt. Das erhöhte Schwellenkraftniveau wird benötigt, um den Widerstand zu überwinden, der durch die Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 bereitgestellt wird. Der durch die Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 bereitgestellte Widerstand ist relativ einfach einzustellen.
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Die Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 weist in der beispielhaften Ausführungsform ein Zahnstangen-/Ritzelsystem auf, das verwendet wird, um einer Verdrängung zu widerstehen. Das Zahnstangen-/Ritzelsystem beinhaltet eine Zahnstange 36, ein Ritzel 40 und eine Kammer 44, die ein flüssiges Nanomaterial 50 enthält (7).
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Die Zahnstange 36 erstreckt sich von dem Ritzel 40 zu einer Rückseite des Stoßfängerträgers 18. Wenn die Kraft F aufgebracht wird, drängt die Kraft F die Zahnstange 36 in der Richtung D. Zähne der Zahnstange 36 werden mit Zähnen des Ritzels 40 in Eingriff gebracht. Somit wird einer Bewegung der Zahnstange 36 in der Richtung D durch das Ritzel 40 entgegengewirkt.
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Damit sich die Zahnstange 36 in der Richtung R bewegen kann, muss die Zahnstange 36 das Ritzel 40 in der Richtung R drehen. Die Drehung des Ritzels 40 in der Richtung R erfordert in der beispielhaften Ausführungsform, dass sich die Kammer 44 relativ zu dem Ritzel 40 entlang einer Drehachse des Ritzels 40 verlagert, sodass sich das Ritzel 40 weiter in die Kammer 44 erstreckt. Die relative Bewegung des Ritzels 40 in die Kammer 44 reduziert ein Volumen der Kammer 44, wodurch eine Kompression des in der Kammer 44 enthaltenen flüssigen Nanomaterials 50 erforderlich ist.
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Das Schwellenkraftniveau, das erforderlich ist, um die Zahnstange 36 in der Richtung R zu bewegen, steht somit in direktem Zusammenhang mit dem Kompressionswiderstand, der durch das flüssige Nanomaterial 50 innerhalb der Kammer 44 bereitgestellt wird. In der beispielhaften Ausführungsform bewegt sich der Stoßfängerträger 18 nicht näher zum Fahrzeugrahmen 24, um zu bewirken, dass die Quetschdosenbaugruppe 20 nachgibt, bis die Zahnstange 36 in der Richtung R bewegt wird. Das Schwellenkraftniveau, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass die Quetschdosenbaugruppe 20 nachgibt, steht somit ebenfalls in direktem Zusammenhang mit dem Kompressionswiderstand, der durch das flüssige Nanomaterial 50 innerhalb der Kammer 44 bereitgestellt wird. Wenn das flüssige Nanomaterial 50 eine Drehung des Ritzels 40 relativ zu der Kammer 44 verhindert, wird eine lineare Bewegung der Zahnstange 36 in der Richtung D verhindert.
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Das flüssige Nanomaterial 50 beinhaltet in der beispielhaften Ausführungsform eine Vielzahl von nanoporösen Partikeln 54, die in einer Flüssigkeit 58 suspendiert ist. Die nanoporösen Partikel 54 können Silizium sein und die Flüssigkeit 58 kann eine chemisch inerte Flüssigkeit sein, wie etwa Öl oder Wasser. Beispielhafte nanoporöse Partikel können bei bestimmten Drücken hydrophob bleiben und dann als Reaktion auf einen erhöhten Druck Flüssigkeit aufnehmen. Somit kann das flüssige Nanomaterial 50 innerhalb der Kammer 44 die Drehung des Ritzels 40 relativ zu der Kammer 44 begrenzen, bis der Druck auf das flüssige Nanomaterial 50 einen Schwellendruck überschreitet. Danach nehmen die nanoporösen Partikel 54 Flüssigkeit auf, um ein Volumen des flüssigen Nanomaterials 50 innerhalb der Kammer 44 effektiv zu reduzieren. Das reduzierte Volumen ermöglicht eine Drehung des Ritzels 40 relativ zu der Kammer 44, sodass sich das Ritzel 40 weiter in die Kammer 44 erstrecken kann. In einigen Beispielen kann der Schwellendruck ausgelegt sein, um von 0,5 MPa bis 50 MPa zu variieren, während die Volumenänderung bis zu 80 Prozent betragen kann.
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Der Kompressionswiderstand, der durch das flüssige Nanomaterial 50 innerhalb der Kammer 44 bereitgestellt wird, kann durch Einstellen einer Mischung aus den nanoporösen Partikeln 54 und der Flüssigkeit 58 verändert werden. Durch Einstellen des Kompressionswiderstands des flüssigen Nanomaterials 50 kann das Schwellenkraftniveau, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass die Quetschdosenbaugruppe 20 nachgibt und den Stoßfängerträger 18 näher an den Fahrzeugrahmen 24 bewegt, eingestellt werden.
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Die Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 kann somit eingestellt werden, um einen gewünschten Widerstand gegen das Nachgeben von Quetschdosen bereitzustellen, ohne dass wesentliche Modifikationen an der Quetschdosenbaugruppe 20 erforderlich sind. Die Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 kann eingestellt werden, um die Verwendung einer gemeinsamen Quetschdosenbaugruppe bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugarchitekturen und unterschiedlichen Fahrzeuggewichten zu erleichtern.
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Das Einstellen der Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 kann durch Erhöhen oder Verringern des Kompressionswiderstands, der durch die Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 bereitgestellt wird, erfolgen, zum Beispiel durch Ändern der Zusammensetzung des in der Kammer 44 enthaltenen flüssigen Nanomaterials 50, durch Ändern einer Menge des in der Kammer 44 enthaltenen flüssigen Nanomaterials 50 oder beides.
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Die beispielhafte Quetschdosenbaugruppe 20 beinhaltet einen Innenraum 62. Die Zahnstange 36 erstreckt sich durch den Innenraum 62 nach vorne relativ zu einer Ausrichtung des Fahrzeugs 10 (1) in eine Position, in der die Zahnstange 36 an dem Stoßfängerträger 18 angebracht ist. Die Zahnstange 36 erstreckt sich in Längsrichtung nach hinten relativ zu der Ausrichtung des Fahrzeugs 10 in eine Position, in der Zähne der Zahnstange 36 mit Zähnen des Ritzels 40 in Eingriff treten.
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Das Ritzel 40 erstreckt sich von einem ersten Endabschnitt 66 zu einem zweiten Endabschnitt 70. Der erste Endabschnitt 66 ist innerhalb einer Halterung 74 zwischen zwei Gewindemuttern 78 befestigt. Der Abstand zwischen den Muttern 78 ist ausreichend, um eine Drehung des Ritzels 40 zu ermöglichen.
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In der beispielhaften Ausführungsform weist die Halterung 74 eine U-förmige Konfiguration mit einem ersten Schenkel 82 und einem zweiten Schenkel 86 auf. Der erste Schenkel 82 stellt eine Öffnung 90 bereit, die das erste Ende 66 des Ritzels 40 aufnimmt. Die Muttern 78 sind auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Schenkels 82 angeordnet. Die Muttern 78 ermöglichen eine Drehung des Ritzels 40, verhindern jedoch im Wesentlichen, dass sich das Ritzel 40 relativ zu der Halterung 74 entlang einer Drehachse des Ritzels 40 verlagert. Der zweite Schenkel 86 beinhaltet eine Öffnung 94, die die Kammer 44 aufnimmt und hält, sodass die Kammer 44 daran gehindert wird, sich zu drehen, wenn sich das Ritzel 40 dreht. Die Halterung 74 kann in einigen Beispielen Führungen 96 beinhalten, um sicherzustellen, dass die Bewegung der Zahnstange 36 entlang der Richtung D erfolgt.
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Der zweite Endabschnitt 70 des Ritzels 40 steht mit einer Öffnung 98 der Kammer 44 in Gewindeeingriff. Das Drehen des Ritzels 40 in der Richtung R verlagert die Kammer 44 axial relativ zu dem Ritzel 40, sodass der Endabschnitt 70 des Ritzels 40 weiter in einen Innenraum der Kammer 44 eingeführt wird.
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Während ein Zahnstangen-/Ritzelsystem gezeigt ist, könnten andere Ausführungsformen der Verdrängungswiderstandsvorrichtung 28 ein flüssiges Nanomaterial auf andere Weise komprimieren, um einen gewünschten Widerstandswert bereitzustellen.
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Unter Bezugnahme nun auf 8 stellt eine Linie 100 eine Kraft im Vergleich zu einem Nachgiebigkeitsabstand für eine Quetschdosenbaugruppe dar, die keine Verdrängungswiderstandsvorrichtung beinhaltet. Eine Linie 110 stellt die durch die Linie 100 dargestellte Quetschdosenbaugruppe dar, wobei jedoch eine Verdrängungswiderstandsvorrichtung hinzugefügt wird, die ein erstes Maß an Widerstand bereitstellt. Die Linie 120 stellt die Quetschdosenbaugruppe in Linie 100 dar, die mit einer zweiten Art von Verdrängungswiderstandsvorrichtung genutzt wird, die ein zweites Maß an Widerstand bereitstellt, das größer als das erste Maß an Widerstand ist. Die zweite Art von Verdrängungswiderstandsvorrichtung könnte sich von der ersten Art von Verdrängungswiderstandsvorrichtung nur dadurch unterscheiden, dass eine andere Zusammensetzung oder eine andere Art von flüssigem Nanomaterial verwendet wird.
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Die vorstehende Beschreibung ist beispielhafter und nicht einschränkender Natur. Dem Fachmann können sich Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele erschließen, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung abweichen. Daher kann der Umfang des dieser Offenbarung gewährten Rechtsschutzes nur durch Lektüre der folgenden Schutzansprüche bestimmt werden.
