DE4327022A1 - Element zur Absorption von Aufprallenergie, insbesondere für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Element zur Absorption von Aufprallenergie, insbesondere für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Energieabsorber- oder Energieabsorptionselemente, im Fahrzeugbau auch Crash- oder Knautschelemente genannt, werden in Fahrzeugen an besonders gefährdeten Stellen eingebaut, um den größten Teil der kenetischen Aufprallenergie aufzunehmen.

Bei einem bekannten Knautschelement dieser Art (DE 21 58 086 A1) bestehen die Anzahl der Schichten oder Lagen aus bienenwabenartig oder wellenförmig angeordneten Einzelkörpern und die Schichten oder Lagen sind senkrecht zur Aufprallrichtung angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energieabsorptionselement mit geringem Gewicht und hohem Absorptionsvermögen zu schaffen, das den Bedürfnissen des modernen Leichtbaus im Automobilsektor entgegenkommt.

Die Aufgabe ist bei einem Element zur Absorption von Aufprallenergie der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Crashelement ist sehr leicht und hat eine Kraft-Wege-Kennlinie mit hohem Gütegrad, der insbesondere durch den den Schichtkörper umgebenden Mantel aus gewickelten Verstärkungsfasern erreicht wird. Diese Verstärkungsfasern verhindern bei Belastung ein Ausknicken der aufeinander geschichteten Schichten und schränken die Delamination der einzelnen Abstandsgewebe-Schichten ein.

Das hier für die einzelnen Schichten verwendete Abstandsgewebe besteht in bekannter Weise aus zwei Gewebelagen, die durch Stegfäden auf Abstand gehalten werden. Nach Tränkung mit Harz (z. B. Epoxyd- oder Polyesterharze) stellt sich das Gewebe unter Verfestigung der Gewebefasern selbst auf die durch die Stegfäden vorgegebene Steghöhe auf. Je nach Gewebetyp beträgt die Steghöhe dabei 2,5-15 mm.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Crashelements mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Einbaulage des Crashelements so vorgeschrieben, daß auftretende Aufprallkräfte auf den Mantel aus dem gewickelten Verstärkungsfasern gerichtet sind und die Belastungskräfte damit längs der Verstärkungsfasern wirken. Bei dieser Einbaulage wird ein sehr hohes Kraftniveau erreicht, das bei einer Belastungsrichtung längs der Wickelachse des Mantels aus gewickelten Verstärkungsfasern deutlich absinkt.

Die Abstandsgewebe in den Schichten des Schichtkörpers und die Verstärkungsfasern können aus Glas, Kohle oder Kunststoff hergestellt werden, wobei die einzelnen Schichten nicht aus dem gleichen Material bestehen müssen, sondern auch unterschiedliche Materialien aufweisen können. Darüber hinaus kann auch das Material der Verstärkungsfasern ein anderes sein als das der Abstandsgewebe-Schichten oder identisch sein.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines würfel­ förmigen Crashelements,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des Crashelements in Draufsicht gemäß Richtung Pfeil II in Fig. 1.

Das in Fig. 1 perspektivisch dargestellte und beispielhaft als Würfel ausgeführte Element zur Absorption von Aufprallenergie in einem Fahrzeug, im folgenden kurz Crashelement genannt, weist einen Schichtkörper 10 aus einer Mehrzahl von aufeinander geschichteten Schichten 11 auf, die jeweils aus einem Abstandsgewebe 12 bestehen. Wie in Fig. 2 verdeutlicht ist, weist jedes Abstandsgewebe 12 zwei Gewebelagen 13, 14 auf, die durch senkrecht stehende Stegfäden 15 miteinander verbunden sind. Diese Stegfäden 15, die unterschiedlich geformt sein können und hintereinander zu einer längsdurchgehenden Steg aufgereiht sind, halten die beiden Gewebelagen 13, 14 auf Abstand. Nach Tränkung mit Harz (z. B. Epoxyd- oder Polyesterharz) stellt sich das Abstandsgewebe 12 auf die durch die Stegfäden 15 vorgegebene Steghöhe zurück, wobei sich die Fasern des Gewebes verfestigen. Je nach Gewebetyp beträgt die Steghöhe, also der Abstand zwischen den Gewebelagen 13, 14, 2,5-15 mm.

Der Schichtkörper 10 aus der Vielzahl von Abstandsgewebe- Schichten 11 ist in Schichtungsrichtung der Schichten 11 mit Verstärkungsfasern 16 über seine ganze Länge vollständig umwickelt, die in ihrer Gesamtheit eine den Schichtkörper 10 als Mantel umgebende Umfangswicklung 17 bilden. Nach Aufwickeln werden die Verstärkungsfasern 16 durch Harztränkung verfestigt. Sowohl die Verstärkungsfasern 16 als auch die Abstandsgewebe 12 in den einzelnen Schichten 11 werden aus Glas- Kohle oder Kunststoff hergestellt. Dabei kann für die Verstärkungsfasern 16 und die einzelnen Abstandsgewebe-Schichten 11 gleiches oder unterschiedliches Material verwendet werden.

Das solchermaßen aufgebaute Crashelement wird an besonders gefährdeten Stellen im Fahrzeug in einer solchen Einbaulage eingesetzt, daß die von den Aufprallkräften herrührenden Belastungskräfte für das Crashelement auf die Umfangswicklung 17 und damit längs der Verstärkungsfasern 16 wirken. Diese Belastungskräfte sind in Fig. 1 schematisch durch die Pfeile 18 bzw. 19 angedeutet. Bei einer solchen Einbaulage wird eine Kraft-Weg-Kennlinie für das Crashelement mit hohem Gütegrad erzielt. Bei Belastung des Crashelements in Richtung der Wicklungsachse der Umfangswicklung 17 (in der Zeichnung in Richtung Pfeil II) ist hingegen das erzielbare Kraftniveau deutlich geringer.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist die Würfelform des Crashelements nicht zwingend, vielmehr kann dieses jede beliebige Form annehmen, z. B. auch als Zylinder oder Quader ausgeführt werden.

Claims (7)

1. Element zur Absorption von Aufprallenergie, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem Schichtkörper aus einer Mehrzahl von aufeinander geschichteten Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht (11) aus einem Abstandsgewebe (12) besteht und daß der Schichtkörper (10) in Schichtrichtung der Schichten (11) mit Verstärkungsfasern (16) vollständig umwickelt ist.

2. Element nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Einbaulage, daß Belastungskräfte (18, 19) auf die von den Verstärkungsfasern (16) gebildete Umfangswicklung (17) und damit längs der Verstärkungsfasern (16) wirken.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsgewebe (12) aus Glas, Kohle oder Kunststoff hergestellt ist.

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsgewebe (12) in den einzelnen Schichten (11) des Schichtkörpers (10) aus gleichem oder unterschiedlichem Material bestehen.

5. Element nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (16) der Umfangswicklung (17) aus Glas, Kohle oder Kunststoff hergestellt sind.

6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswicklung (17) harzgetränkt ist.

7. Element nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (16) und das Abstandsgewebe (12) aus gleichem oder unterschiedlichem Material bestehen.