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Die Erfindung bezieht sich auf ein
stossabsorbierendes Material und insbesondere auf ein stossabsorbierendes
Material für
Kraftfahrzeuge, das zur Verminderung von Kopfverletzungskriterien
durch die Aufnahme von Stossenergie geeignet ist, die auf die Köpfe von
Passagieren im Innenraum des Fahrzeugs zum Zeitpunkt eines Unfalles
oder Zusammenstosses einwirkt.
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Als stossabsorbierende Materialien
für Kraftfahrzeuge
sind folgende konventionell vorgeschlagen worden:
- i)
Die ungeprüfte
japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
No. 6-42437 offenbart ein stossabsorbierendes Material, das einen
Säulenschutz
aus Harz mit einer hohlen Form umfasst, wobei ein fester Polyurethanschaum
in dem hohlen Teil der Form zur Aufnahme des Stosses vorgesehen
ist.
- ii) Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
No. 8-2358 offenbart ein Polstermaterial, das einen Schaumstoff
oder ein Gummimaterial umfasst.
- iii) Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
No. 8-72642 offenbart ein stossabsorbierendes Material, das ein
Polsterelement aus einem starren Polyurethanschaum umfasst, der
mit einem form-schützenden Material
bedeckt ist, das aus einem Metallblech mit einem darin eingeformten
Hohlteil gebildet ist.
- iv) Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
No. 6-211088 offenbart ein stossabsorbierendes Material, das mit
der Verkleidung verbunden ist.
- v) Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
No. 7-16867 offenbart ein schockabsorbierendes Material, das ein
perlenartig geformtes Harz umfasst, das mit einer großen Anzahl
von senkrechten Rippen auf einer Seitenoberfläche versehen ist, wie es in 9 gezeigt und später beschrieben
ist.
- vi) die ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichungen
No. 8-142234 und No. 8-295194 offenbaren ein stossabsorbierendes
Material, das aus einem Polyolefin-Harz-Material gebildet ist, welches
mit senkrechten, gitterartigen Rippen versehen ist.
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Die voranstehend beschriebenen stossabsorbierenden
Materialien haben die folgenden Nachteile.
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Das in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
No. 6-42437 offenbarte stossabsorbierende Material verwendet einen
festen Polyurethanschaum als Schutzmaterial gegen Stösse auf
den Kopf; jedoch, da dieses Material eine zusammengesetzte Struktur
mit einem hohlgeformten Harzteil (Innenausstattung) umfasst, muss
die Druckfestigkeit des festen Polyurethanschaumes so gering wie
0,2 bis 2 kg/cm2 sein. Folglich kann die
optimale Struktur bei Verwendung der Charakteristiken des Polyurethanschaums
nicht erreicht werden. Ferner kann, da die unregelmäßige Form
zur Verminderung des Gewichtes und zur Aufrechterhaltung der Festigkeit
derselben dient, aber nicht zur Verbesserung der stossabsorbierenden
Eigenschaft, die stossabsorbierende Eigenschaft nicht verbessert
werden.
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Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung
No. 8-2358 beschreibt ein Beispiel der herkömmlichen Technik eines stossabsorbierenden
Materialpolsters, das ein Schaummaterial oder ein Gummimaterial umfasst.
Dieses Beispiel erwähnt,
dass das Polster elastisch deformiert ist. Folglich ist es kein
fester Polyurethanschaum. Überdies
muss bei Betrachtung der konkaven Form, da das die Karosserie kontaktierende
Teil extrem dünn
ist, das Polster dick sein, um eine ausreichende Stossabsorbtionsfähigkeit
hervorzubringen. Folglich besteht ein Problem darin, dass auf Grund
des verringerten Fahrzeuginnenraums in dem Fahrzeug der Komfort,
die Annehmlichkeit beim Ein- und Aussteigen und der Sichtbereich
vermindert sind.
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Das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
No. 8-72642 offenbarte stossabsorbierende Material hat eine im Allgemeinen
konkave stossabsorbierende Struktur. Jedoch hat der weiche oder
feste Polyurethanschaum selbst, der als Polstermaterial verwendet
wird, keine unregelmäßige Form,
um die Wirksamkeit zu verbessern, sondern hat nur an dem Befestigungsteil
eine konkave Form. Zudem wird erwähnt, dass eine ausreichende
Stossabsorbtionsfähigkeit
mit einer insgesamt übermäßig hohen
oder niedrigen Festigkeit nicht erreicht werden kann, aber es ist
kein spezifischer numerischer Wert oder Bereich beschrieben, und
folglich ist es schwierig, sicherzustellen, dass eine gute Stossabsorbtionsfähigkeit
erreicht werden kann.
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Da das in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
No. 6-211088 offenbarte stossabsorbierende Material mit der Verkleidung
der Fahrzeugkarosserie mittels eines Clips befestigt ist, ist die
Verkleidung zur Befestigung des stossabsorbierenden Materiales notwendig.
Folglich ist die Verwendung desselben als kopfschützendes
Material begrenzt. Zum Beispiel ist es für seitliche Schienen (Schweller)
oder dgl. nicht geeignet. Weiterhin hat das stossabsorbierende Material
keine unregelmäßige Form.
Ausserdem ist erwähnt, dass
es eine zur Stossabsorption notwendige Dicke hat, aber eine spezifische
Dicke oder Härte
sind nicht beschrieben, und folglich ist es schwierig, sicherzustellen,
dass eine gute Stossabsorbtionsfähigkeit
erreicht wird.
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Wenn eine Kraft örtlich auf ein Gesichts-Kontaktteil
einwirkt, insbesondere bei einem sphärischen Körper wie der Kopf eines Dummys,
wird die Kraft im Seitenteil zwischen Rippen konzentriert, wie es
in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
No. 7-16867 offenbart ist, die ein perlenartig geformtes Harz umfassen,
und folglich kann eine genügende
Stossabsorbtionsfähigkeit
nicht erreicht werden. Wenn der geformte Teil aus einem festen Polyurethanschaum
gebildet ist, kann das Seitenteil brechen. Im Ergebnis kann ein
für die
Absorbtionsenergie effektiver Abstand nicht erreicht werden.
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Die in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen
No. 8-142234 und No. 8-295194 offenbarten stossabsorbierenden Materialien
haben eine dünne,
gitterartige Rippe von 0,6 bis 1,2 mm. Ferner ist es nachteilig,
dass die Stossabsorbtionsfähigkeit
stark abhängig
von der Stossrichtung ist, weil eine Polyolefin-Harz-Rippe Energie
im Wesentlichen durch die Biegung der Rippe absorbiert.
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Wie es oben erwähnt ist, erreicht keines der
konventionellen stossabsorbierenden Materialien eine optimale Stossabsorbtionsfähigkeit
durch aktives Entwerfen der Form des stossabsorbierenden Materials.
Im Ergebnis ist es niemals möglich,
eine hohe Stossabsorbtionsfähigkeit
durch das stossabsorbierende Material selbst zu erreichen.
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Andererseits, da die Dicke der Säulen und
seitlichen Schienenteilen(Schweller) in einem Kraftfahrzeug den
Komfort, das Design und die Sicherheit im Sichtbereich unter Sicherheitsbedingungen
stark beienflussen, um die Fahrzeuginsassen durch Verminderung der
Kopfverletzungskriterien der Insassen ohne Behinderung dieser Faktoren
zu schützen,
wird ein stossabsorbierendes Material benötigt, das zur Realisierung
einer ausreichenden Stossabsorbtionsfähigkeit geeignet ist und welches
ein dünnes
stossabsorbierendes Material ist.
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Heutzutage wird, um die Karftfahrzeugssicherheit
zu verbessern, ein kopfschützendes
Material zur Dämpfung
von Stössen
auf den Kopf eines Passagieres mit einer Innenwand der Fahrzeugkarosserie,
dem Fahrzeughimmel, mit einer Verkleidung oder dgl. verbunden.
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Das Kopfschutzmaterial ist im Allgemeinen
ein streifenförmiges
Element von 60 mm × 450
mm × 20 mm.
Konventionell werden solche aus einem festen Polyurethanschaum und
solche aus einem perlenförmig geschäumten Bauteil
aus Polypropylen, Polyethylen oder Polyolefin Harz, Harzrippen von
einem ABS, Polypropylene, Polyethylene, Polyolefine oder dgl. verwendet.
Diese Kopfschutzmaterialien sind aus einem Material mit relativ
hoher Härte
gebildet.
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Beim Befestigen eines solchen Kopfschutzmaterials
zum Beispiel an der rückwertigen
Oberfläche
des Materiales des Fahrzeughimmels, wird dieses Material entlang
den Seiten des Fahrzeughimmels 10 entsprechend der Sitzposition
der Passagiere befestigt, wie es in den 13A mit 11A, 11B, 11C und 11D gezeigt
ist. Wie es in 13B (vergrößerte Ansicht
des Querschnitts entsprechend der Linie XIIB-XIIB gemäß 13A) wird ein Klebestreifen 12 oder
ein Klebstoff zur Befestigung verwendet.
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Herkömmlicherweise, wie der Klebestreifen 12,
wird ein stossabsorbierendes Material verwendet, das ein Basismaterial
aus nicht-gewebtem Stoff, Papier, Plastikfilm oder dgl. und ein
daran angebrachtes Adhäsionsmaterial
zur Bildung eine Klebeschicht umfasst. Überdies wird als Klebstoff
ein heiss-schmelzender Klebstoff, ein Lösungsmittel-Klebstoff oder
wasserhaltiger Klebstoff verwendet.
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Die herkömmlichen Befestigungsverfahren
für das
Kopfschutzmaterial haben die folgenden Probleme zur Folge.
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Obwohl die Befestigungsarbeitsweise
selbst durch Befestigung mit einem Klebeband, verglichen mit dem
Fall der Verwendung eines Klebstoffes erleichtert werden kann, da
das Kopfschutzmaterial aus einem relativ harten Material gebildet
ist und folglich der Deformation der Montageoberfläche nicht
folgen kann, kann sich das Kopfschutzmaterial leicht lösen und
abfallen. D. h., wenn das Kopfschutzmaterial an einem Teil mit flacher
und breiter Oberfläche
befestigt ist, wie der rückwärtigen Oberfläche des
Materials für
den Himmel, kann sich, wenn das Teil durch Verdrehung während des
Transports deformiert ist, die Klebeoberfläche lösen und abfallen, was auf die
Unfähigkeit
zurückzuführen ist,
den Deformationen des harten Kopfschutzmateriales zu folgen. Ausserdem
fällt,
beim Verbinden eines mit dem Kopfschutzmaterial befestigten Teiles,
wie der Fahrzeughimmel, mit der Fahrzeugkarosserie, weil das Kopfschutzmaterial
von dem Teil vorsteht, wie dem Fahrzeughimmel um dessen Dicke als
Niveaudifferenz, wobei das hervorstehende Kopfschutzmaterial die
Fahrzeugkarosserie kontaktiert, oder dgl., das Kopfschutzmaterial
auch in diesem Falle von dem Teil ab, was auf die Unfähigkeit
der Klebeoberfläche
zurückzuführen ist,
der Deformation auf Grund der Härte
des Kopfschutzmateriales zu folgen.
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Andererseits ist, im Falle der Befestigung
mit einem Klebstoff, da die Teile für etwa einen Tag nach dem Aufbringen
des Klebstoffes im Verfahren unter Verwendung eines wasserhaltigen
Klebstoffes ruhen müssen, eine
lange Befestigungsarbeitszeit erforderlich, und das ist nicht praktisch.
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Überdies,
da das Kopfschutzmaterial es erfordert, für 20 bis 30 Sekunden nach dem
Aufbringen befestigt und gehalten zu werden, wenn ein Heiss-Schmelz-Kleber verwendet
wird und eine Wartezeit nach dem Aufbringen des Klebstoffes im Falle
eines Lösungsmittelklebstoffes
erforderlich ist, erfordern beide eine große Anzahl von Klebeschritten
und sind folglich schwierig auszuführen. Zudem, da sowohl der
Heissschmelzklebstoff als auch der Lösungsmittelklebstoff durch
Härtung
adhäsiv
wird und die Adhäsionsoberfläche hart
wird, kann die Athesionsoberfläche
sich an die Deformation anpassen, wenn eine Deformation während des
Transportes oder eines Unfalles bzw. einer Beschädigung der Fahrzeugkarosserie
auftritt, sodass ein Problem entsteht, in welchem das Kopfschutzmaterial
abfällt,
wie im Falle des Klebebandes.
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Die EP-A-0550042 offenbart ein Stossabsorbierungsmaterial
für eine
Kraftfahrzeugtür,
bestehend aus einer Vielzahl von Schaumharzröhren in einer gestuften Verbindung
mit den Röhren,
die achsial in der Dicken- Richtung der Tür ausgerichtet sind.
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Die US-A-3989275 offenbart ein stossabsorbierendes
Material für
den Fahrzeuginnenraum, das eine Form von festem Polyurethanschaum
umfasst, der mit einer Schicht von halb-festem Polyurethanschaum
bedeckt ist. Die Rückseite
der Form ist mit einer Vielzahl von integralen Vorsprüngen gebildet,
die angeordnet sind, um zu kolabieren und dabei Energie beim Stoss
zu absorbieren. Die Vorsprünge
können
rippenförmige Wandungen
umfassen, die eine Reihe von diskreten Hohlräumen definieren. Die US-A-3989275
offenbart die Präambel
des Anspruches 1.
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Folglich ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein stossabsorbierendes Material für ein Kraftfahrzeug vorzusehen,
das eine extrem gute stossabsorbierende Eigenschaft hat und das
zur Absorbierung der Stossenergie von einer Säule geeignet ist, die mit dem
Kopf eines Insassen zusammenprallt, einschließlich des Fahrers in einem
Fahrzeuginnenraum zur Zeit eines Unfalles bzw. Zusammenstosses eines
Kraftfahrzeuges, oder dgl., und das die Kopfverletzungskriterien
vermindert.
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Bei dem stossabsorbierenden Material
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die dauerhafte Stossabsorbtionsfähigkeit erreicht werden durch
die Absobption der Stossenergie beim Zusammenbrechen wenigstens
eines Wandungsteiles zwischen den benachbarten konkaven Teilen im
stossabsorbierenden Material und durch das nachfolgende Eindringen
der zusammengepressten Wände
in die hohlen Teile (Einwölbungen). Ausserdem
wird, zurückzuführen auf
das Eindringen der verformten Wandung in die hohlen Teile, ein langer Hub
erreicht, und folglich kann die Stosskraft, die auf die Insassen
einwirkt, wesentlich vermindert werden.
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In der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil
des Volumens der Einwölbungen
im Hinblick auf das gesamte Volumen des festen Polyurethanschaumteils
und das Volumen der Eingewölbungen
(nachfolgend kann der Anteil sich beziehen auf den "ausgegrabenen Anteil") 10 bis 40%.
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Überdies
sind die Einwölbungen
parallel in einer Richtung angeordnet mit einem Anordnungsabstand von
30 mm oder weniger, wobei die Breite der Wandung zwischen benachbarten
Einwölbungen
eine Dicke von 2 bis 15 mm hat.
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Das stossabsorbierende Material gemäß der vorliegenden
Erfindung kann mitder Fahrzeugkarosserie oder einem Innenteil wie
z. B. einer Kopfstütze,
einer Verkleidung oder dgl. als Schutzmaterial gegen Stösse auf
den Kopf eines Insassen im Innenraum eines Fahrzeugs befestigt werden.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nun nur mittels Beispielen unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
beschriben. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht eines Ausführungsbeispieles
eines stossabsorbierenden Materiales gemäß der vorliegenden Erfindung,
-
2 eine
Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines stossabsorbierenden
Materiales gemäß der vorliegenden
Erfindung,
-
3 einen
Querschnitt gemäß der Linie
III-III in 2
-
4A bis 4C Perspektivdarstellungen
weiterer Ausführungsbeispiele
des stossabsorbierenden Materiales gemäß der vorliegenden Erfindung,
-
5 einen
Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines stossabsorbierenden
Materiales gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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6 einen
Querschnitt durch ein noch weiteres Ausführungsbeispiel des stossabsorbierenden
Materiales gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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7A und 7B Querschnitte durch ein
Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zur Befestigung eines stossabsorbierenden Materials,
-
8 einen
Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles
eines Verfahrens zur Befestigung eines stossabsorbierenden Materials,
-
9 eine
Perspektivansicht eines stossabsorbierenden Materiales entsprechend
einem vergleichbaren Ausführungsbeispiel,
-
10 eine
Perspektivansicht eines stossabsorbierenden Materiales entsprechend
einer vergleichbaren Ausführungsform,
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11 einen
Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zur Befestigung eines schützenden Materials,
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12A bis 12D Draufsichten auf Ausführungsbeispiele
zur Befestigung von Klebestreifen,
-
13A eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der Befestigung
eines den Kopf schützenden
Materiales an einem Fahrzeughimmel und
-
13B einen
vergrößerten Querschnitt
gemäß der Linie
XIIIB-XIIIB in 13A.
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Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
erläutert.
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Die 1 und 2 zeigen Querschnitte durch
Ausführungsbeispile
eines stossabsorbierenden Materiales gemäß der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt einen Querschnitt
gemäß der Linie
III-III in den 1 und 2.
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Das in 1 gezeigte
stossabsorbierende Material 1 umfasst ein ebenes Bauteil 2 aus
festem Polyurethanschaum mit einer ebenen Oberfläche, die mit Einwölbungen 3 mit
rechteckiger ebener Form versehen ist, die parallel in Längsrichtung
des ebenen Bauteils 2 angeordnet sind. Das Material 1 absorbiert
darauf einwirkende Stossenergie, die durch das Zerstören wenigstens
einer Wandung 4 zwischen den benachbarten Einwölbungen 3, 3 und
durch das Eindringen der zerstörten
Wandung in die Einwölbung
einwirkt, sodass eine gute Stossabsorbierungsfähigkeit erhalten wird.
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Ein in 2 gezeigtes
stossabsorbierendes Material 1A ist mit Einwölbungen 3A mit
im Wesentlichen rechteckiger ebenen Form versehen, die parallel
in zwei Reihen in Längsrichtung
eines ebenen Bauteils 2A angeordnet sind. Auch mit dem
stossabsorbierenden Material 1A können infolge der Zerstörung einer
Wandung 4A zwischen den benachbarten Einwölbungen 3A und 3A durch
Stoss und durch den Eintritt des zerstörten Teiles in die Einwölbungen 3A,
gute Stossabsorbierungsfähigkeiten
erreicht werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht das stossabsorbierende Material 1 aus einem festen
Polyurethanschaum mit einer Druckfestigkeit von 3 bis 40 kg/cm2 (29.4 N/cm2 bis
392 N/cm2). Wenn der feste Polyurethanschaum
eine Druckfestigkeit von weniger als 3 kg/cm2 (29.4
N/cm2) aufweist, ist die Festigkeit der Wandung 4 zwischen
den benachbarten Einwölbungen 3 ungenügend, sodass
keine genügende
stossabsorbierende Eigenschaft beim Zerstören der Wandung im Anfangsstadium
des Auftreffens eines Stosses erreicht werden kann.
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Ferner ist mit dem o. g. Aushöhlungsverhältnis von
mehr als 40% die Stossabsorbierungseigenschaft im Anfangsstadium
ungenügend.
Weniger als 10% des Anteils der Einwölbungen 3 ist zu gering,
sodass der Raum zur Unterbringung der zerstörten Teile nicht groß genug
ist, wenn die Wandung zerstört
ist, sodass kein genügender
Stoss aufgenommen werden kann und die Stossabsorbierungseigenschaft
im mittleren bis späteren
Stadium des Einwirkens eines Stosses nicht zufriedenstellend ist.
Demzufolge ist das Aushöhlungsverhältnis definiert
zwischen 10 und 40% und liegt bevorzugt bei 15 bis 35%.
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Überdies
beträgt,
da die Stossabsorbierungseigenschaft unterschiedlich sein kann,
entsprechend dem Teil der ebenen Oberfläche des stossabsorbierenden
Materiales mit den darin geformten Einwölbungen mit einem Anordnungsabstand
von mehr als 30 mm der Einwölbungen
(Abstand zwischen der zentralen Achse der benachbarten Einwölbungen
in der ebenen Ansicht), der Anordnungsabstand der Einwölbungen
30 mm oder weniger. Jedoch beträgt,
da es für
die Breite der später
beschriebenen Wandungschwierig ist, zufriedenstellend zu sein und
für das
o. g. Aushöhlungsverhältnis genügend zu
sein, wenn der Anordnungsabstand wesentlich kleiner ist, der Anordnungsabstand
bevorzugt 10 mm oder mehr.
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Weiterhin ist, da die Festigkeit
der Wandung ungenügend
ist, wenn die Dikke der Wandung zwischen benachbarten Einwölbungen
weniger als 2 mm ist, die Stossabsorbierungseigenschaft im Anfangszustand
ungenügend,
wie es oben erwähnt
ist. Andererseits ist, wenn die Wandung zu dick ist im Hinblick
auf den Anordnungsabstand der Aushöhlungen von mehr als 15 mm,
sodass das Entwurfsverhältnis
relativ gering ist, die stossabsorbierende Eigenschaft im mittleren
bis späteren
Zustand nicht genügend,
wie es oben erwähnt
ist. Folglich beträgt
die Dicke der Wandung 2 bis 15 mm und bevorzugt 5 bis 10 mm.
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Die Tiefe der Einwölbungen
kann optional bestimmt werden in Gemäßheit des Anordnungsabstandes, der
Dicke der Wandung oder dgl. innerhalb eines Bereiches, der zum Erreichen
des oben erwähnten Aushöhlungsverhältnisses
befähigt
ist, aber insgesamt ist es bevorzugt, dass die Tiefe der Einwölbungen
zwischen 1/3 bis 3/4 der totalen Dicke des stoßabsorbierenden Materiales
beträgt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die Form der Einwölbungen
nicht besonders begrenzt. Z. B. kann die ebene Form, ausserdem eine
rechteckige Form wie in 1 dargestellt
und eine quadratischen Form wie in 2 dargestellt
sein, die Einwölbungen 3A können ein
Parallelogramm bilden, wie in 4A dargestellt
oder ein irreguläres
Viereck, wie z. B. ein Trapezoid oder dgl. Darüber hinaus kann jede Form,
wie ein Dreieck, ein Kreis, eine Ellipse, eine Flaschenkürbisform
oder dgl. verwendet werden. Wie es in 4B dargestellt
ist, kann eine optionale Kombination von Einwölbungen mit unterschiedlichen
Formen ebenso verwendet werden, einschließlich einer triangularen Einwölbung 3B,
einer konkaven Einwölbung 3C,
einer elliptischen Einwölbung 3D und
einer Flaschenkürbis-geformten
Einwölbung 3E.
Weiterhin kann, wie es in 4C dargestellt
ist, ein Ende der Einwölbung 3F eine
seitliche Oberfläche 2A des
ebenen Bauteils 2 erreichen.
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Darüber hinaus kann, wie die Querschnittsform,
ausserdem eine rechteckige Querschnittsform mit den Wandungen orthogonal
geformt zur ebenen Oberfläche
des ebenen Bauteils, wie es in 3 gezeigt
ist, das stossabsorbierende Material 1B Einwölbungen 3B mit
einem invertierenden trapezoiden Querschnitt (trichterförmig) wie
in 5 gezeigt aufweisen.
Weiterhin kann das stossabsorbierende Material 1C gebogene
Seitenkanten am oberen Endteil und am unteren Teil der Einwölbungen 3C der
Wandungen 4C aufweisen, wie es in 6 dargestellt ist.
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Fernerhin können die Einwölbungen
in zwei oder mehr Reihen angeordnet sein und die Anordnung ist nicht
auf eine lineare Anordnung beschränkt, sondern kann auch zick-zack-förmig oder
dgl. sein.
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Mit den stossabsorbierenden Materialien 1B und 1C können die
Ausrichtung, Formfähigkeit,
die Richtungstabilität
oder dgl. der Stossabsorbtionsfähigkeit
verbessert werden. Weiterhin können
die Einwölbungen nicht
nur in einer Oberfläche
sondern auch in beiden Oberflächen
des ebenen Bauteils ausgebildet sein.
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Um ein stossabsorbierendes Material
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Fahrzeugkarosserie zu verbinden, kann das stossabsorbierende
Material 10 der vorliegenden Erfindung z. B. mechanisch
mit einer Schraube oder dgl. mit einer Stahlplatte 11 oder
dgl. der Fahrzeugkarosserie befestigt werden, wie es in 7A gezeigt ist. Alternativ
kann, wie es in 8 gezeigt
ist, das stossabsorbierende Material 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung an einem Innenteil 13 der Fahrzeugkarosserie
befestigt werden (z. B. an einem Blech des Fahrzeughimmels oder
dgl.) mit einem Kleber 14 oder einem Klebeband. Ferner
kann bei der Befestigung an einer seitlichen Schiene oder dgl.,
um die Stosscharakteristiken zu stabilisieren oder dgl., die Oberfläche mit
einem Oberflächematerial 15 einer
Stahlplatte, einer Harzplatte oder dgl. verpresst werden, wie es
in 7B gezeigt ist. Alternativ
kann das Oberflächenmaterial 15 durch
Anhaften oder Ankleben am stossabsorbierenden Material 10 befestigt
werden. Entsprechend können
durch Befestigung des Oberflächenmaterials 15 das
stossabsorbierende Material 10 leicht mit der Fahrzeugkarosserie
verbunden und die Verbindungsfestigkeit verbessert werden.
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Entsprechend kann beim Befestigen
eines stossabsorbierenden Materials an einer Fahrzeugkarosserie
die Einwölbung
des stossabsorbierenden Materials entweder auf der Innenseite oder
auf der Aussenseite der Innenverkleidung des Fahrzeuges angeordnet
werden. Die Anordnungsrichtung kann optional gemäß der Befestigungsfestigkeit,
der Stossabsorbtionsfähigkeitsfestigkeit
oder dgl. bestimmt werden.
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Nachfolgend wird das stossabsorbierende
Material gemäß der Erfindung
noch spezieller im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele und vergleichbare
Beispiele erläutert.
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In den folgenden Beispielen und den
Vergleichsbeispielen wurde die Stossabsorbtionsfähigkeit als Kopfschutzmaterial
mittels des Stosses gemessen, der auf einen Dummy bei einer Beschleunigung
in einem dynamischen Auswertungstest ausgeübt wurde, unter Verwendung
eines Dummys, und das Ausmaß der
Kopfverletzungskriterien (HIC (d)), kalkuliert aus der Beschleunigung,
wurde ausgewertet. Insgesamt wurde ein HIC (d) von 1000 oder weniger
ausgewertet, welcher Wert unter den Bedingungen der Schockabsorptionsfähigkeit
ausgezeichnet ist. Automobilhersteller entwickeln Produkte mit einem
Wert von 800 oder weniger, um die Sicherheit sicherzustellen.
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Beispiel 1:
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Ein stossabsorbierendes Material
mit der in den 1 und 3 gezeigten Form wurde aus
einem festen Polyurethanschaum mit einer Druckfestigkeit von 15
kg/cm2 gefertigt. Das stossabsorbierende
Material umfasst ein ebenes Bauteil mit den Aussenabmessungen von
210 mm (in der Längsrichtun),
60 mm (in der Seitenrichtung) und 20 mm (in der Höhenrichtung),
mit Einwölbungen
von 50 mm × 10
mm × 10
mm (Tiefe), die parallel mit einem Anordnungsabstand von 15 mm mit
einer 5 mm Dicke T der Wandungen und einem 80% Aushöhlungsanteil
vorgesehen sind.
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Die Kopfverletzungskriterien wurden
für das
stossabsorbierende Material gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle
1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 1:
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Die Kopfverletzungskriterien wurden
für ein
stossabsorbierendes Material 20 mit Nuten 21 gemessen, die
parallel zueinander angeordnet sind, wie es in 9 gezeigt ist. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 aufgelistet. Da das stossabsorbierende Material 20 bildende
Material ist der gleiche feste Polyurethanschaum wie der im Beispiel
1. Die äusseren
Abmessungen des Materials sind die gleichen wie die gemäß Beispiel
1. Das Aushöhlungsverhältnis (Volumenverhältnis der
Nuten im Hinblick auf das Volumen der Nuten und des festen Polyurethanschaumteils)
beträgt
33%.
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Vergleichsbeispiel 2:
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Die Kopfverletzungskriterien wurden
für ein
stossabsorbierendes Material 30 mit Nuten 31 gemessen, die
in der Längsrichtung
eingeformt sind, wie es in 10 dargestellt
ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Dass das stossabsorbierende
Material 30 umfassende Material ist der gleiche feste Polyurethanschaum
wie im Beispiel 1. Die äusseren
Abmessungen des Materials sind die gleichen wie die im Beispiel
1. Das Aushöhlungsverhältnis (Volumenverhältnis der
Nuten im Hinblick auf das Volumen der Nuten und des festen Polyurethanschaumteils
beträgt
33%.
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Vergleichsbeispiel 3:
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Das stossabsorbierende Material ist
in der gleichen Art wie im Beispiel 1 hergestellt, ausgenommen, dass
ein fester Polyurethanschaum mit einer Druckfestigkeit von 2,8 kg/cm2 verwendet wurde, und die Kopfverletzungskriterien
wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Beispiel 2
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Ein stossabsorbierendes Material
wurde in der gleichen Art produziert wie gemäß Beispiel 1, ausgenommen dass
die Einwölbungen
so ausgebildet wurden, dass die Breite der Wandung und das Aushöhlungsverhältnis den
Werten gemäß Tabelle
2 entsprechen, und es wurden die Kopfverletzungskriterien gemessen. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
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Vergleichsbeispiel 4
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Ein stossabsorbierendes Material
wurde in der gleichen Weise wie gemäß Beispiel 1 hergestellt, ausgenommen
dass der Anordnungsabstand der Einwölbungen 35 mm beträgt, wobei
die Einwölbungsabmessungen
geändert
wurden, um das gleiche Aushöhlungsverhältnis zu
haben. Gemäß der Auswertung
des stossabsorbierenden Materiales können die Kopfverletzungskriterien
1000 oder geringer sein, abhängig
von der Stossposition, aber der Wert fluktuiert abhängig von
der Stossposition, und folglich ist es nachteilig aufgrund der geringfügigen Minderwertigkeit
der Leistungen bezüglich
Stabilität
und Zuverlässigkeit.
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Wie es aus den hier detailiert erläuterten
Beispielen und Vergleichsbeispielen offensichtlich ist, können gemäß dem stossabsorbierenden
Material nach vorliegender Erfindung, ein stossabsorbierendes Material
für Kraftfahrzeuge
mit extrem guten Stossabsorptionseigenschaften, der Fähigkeit
zur Absobption von Stossenergie, welche auf die Köpfe der
Insassen eines Fahrzeuginnenraums zum Zeitpunkt eines Unfalles einwirkt, oder
dgl. erhalten und die Kopfverletzungskriterien vermindert werden.
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Die 11 zeigt
einen Querschnitt durch einen Ausführunsbeispiel eines Verfahrens
zur Befestigung eines Schutzmateriales. Die 12A bis 12D sind
Draufsichten auf Ausführungsbeispiele
zur Befestigung eines Klebebandes.
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Wie es in 11 dargestellt ist, wird ein Klebematerialblatt
(in 1 ein Klebeband) 3,
das ein Schaummaterial mit einer darauf ausgebildeten Klebeschicht 3 als
Basismaterial 3A umfasst, zur Befestigung eines Kopfschutzmateriales 1 an
einem Material 2 eines Fahrzeughimmels oder dgl. verwendet.
Es kann zur Befestigung des Kopfschutzmateriales nicht nur dem Material
des Fahrzeughimmels aber auch irgendeinem anderen Innenraummaterial
und der Fahrzeugkarosserie angepasst werden.
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Da das Schaummaterial, welches das
Basismaterial des Klebeblattmateriales bildet, verschiedene Schaummaterialien,
wie z. B. Polyolefinharzschäume
einschließlich
weicher Polyurethanschaum, Polypropylene, Polyethylene oder dgl.
umfasst, wird ein Schaumgaummi od. dgl. erwähnt. Im Hinblick auf dessen
Dichte ist ein Breich von 0,005 bis 0,5 g/cm3 wünschenswert,
insbesondere 0,005 bis 0,2 g/cm3. Da ein
Schaummaterial mit einer hohen Dichte von mehr als 0,5 g/cm3 nicht der Deformation entsprechen kann,
die auf dessen Härte
zurückzuführen ist,
wird folglich der die Abnahme schützende Effekt des Kopschutzmaterials
nicht ausreichend erreicht. Andererseits kann ein Schaummaterial
mit geringer Dichte mit einer Dichte geringer als 0,005 g/cm3 leicht brechen oder bei der Handhabung
beschädigt
werden, da die Festigkeit des Schaummaterials gering ist, und folglich
ist es nicht praktikabel.
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Überdies
ist die Dicke des das Schaummaterial umfassende Basismaterials vorzugsweise
im Bereich von 0,5 bis 5 mm. Daher kann ein dünnes Basismaterial mit einer
Dicke von weniger als 0,5 mm nicht genügend die Wirkungen der Verhinderung
der Abnahme hervorbringen, hervorgerufen durch die Deformation des Basismateriales
des Kopfschutzmaterials. Weiterhin ist, da der Freiraum der Teile
in einer herkömmlichen Fahrzeugkarosserie
auf etwa 5 mm oder weniger eingestellt ist, mit einem Basissubstrat
von der Dikke von mehr als 5 mm, der Klebeschichtteil dicker sein
als der Freiraum, sodass das Kopfschutzmaterial durch den Kontakt
mit der Fahrzeugkarosserie während
des Zusammenbaus mit der Fahrzeugkarosserie abnehmen kann oder das
Kopfschutzmaterial kontaktiert mit anderen Teilen, indem es seltsame
Geräusche
erzeugt, und folglich ist dies nicht bevorzugt. Überdies kann im Falle eines
Basismateriales in einer Dicke von mehr als 5 mm, wenn ein Stoss
auf das Kopfschutzmaterial einwirkt, das mit dem Klebeblatt verbunden
ist, das Basismaterial des Klebeblattes abhängig von der Stossrichtung
wesentlich deformiert werden, wobei ein Versatz des Kopfschutzmateriales
erzeugt wird, und folglich kann die anfängliche Belastung, die notwendig
zum Schutz des Kopfes vor einem Stoss ist, nicht erreicht werden,
und das Kopfschutzmaterial kann die Funktion dabei nicht ausüben. Insgesamt
ist es, da Stösse
aus verschiedenen Richtungen auf das Kopfschutzmaterial einwirken
können,
extrem bedeutsam, die Vermeidung solcher Verschiebungen sicherzustellen,
um den Kopf zu schutzen.
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Als Klebematerial für die auf
dem Basismaterial zu bildende Klebeschicht kann ein herkömmliches
Klebematerial verwendet werden, wie z. B. Acryl, Gummi oder dgl..
Insgesamt wird die Klebeschicht mit einem solchen Klebematerial
mit einer Dicke von etwa 0,01 bis 1 mm gebildet.
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Beim Befestigen des Kopfschutzmaterials
am Material des Fahrzeughimmels oder dgl. mit einem solchen Klebeblatt
ist das Verfahren zur Befestigung des Klebeblattes nicht besonders
begrenzt, aber ein bandartiges Klebeband 3 kann in der
Längsrichtung
des Kopfschutzmateriales 1 befestigt werden, wie es in 12A dargestellt ist, oder
ein in kurze Länge
geschnittenes Klebeband 3 kann an einer Vielzahl von Punkten am
Kopfschutzmaterial 1 befestigt werden, wie es in den 12B und 12C dargestellt ist. Ferner kann, wie
es in 12D dargestellt
ist, ein Klebeband 3 entsprechend der Form des Kopfschutzmateriales 1 mit
einer irregulären
Form befestigt werden.
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Ein bandartiges Klebeband kann entsprechend
als Klebeblatt verwendet werden, oder ein schmales sticker-artiges
Klebeblatt von 4-seitiger Form, Kreisform oder dgl. kann verwendet
werden. Es kann optional ausgewählt
und verwendet werden entsprechend der Form, den Abmessungen, der
Form der zu befestigenden Teile oder dgl., am Kopfschutzmaterial.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur
Befestigung eines Schutzmateriales insbesondere im Hinblick auf ein
Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Beispiel 3
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Ein Kopfschutzmaterial, gebildet
aus einem festen Polyurethanschaum von 60 mm × 54 mm × 20 mm mit einem ein Basismaterial
umfassenden Klebeband, das eine Dicke von 3 mm umfasst, aus einem
weichen Polyurethanschaum mit 0,02 g/cm3 Dichte
gebildet ist und eine an beiden Seiten davon ausgebildete acrylische
Klebematerialklebeschicht (Dicke 0,06 mm), befestigt wie in 12A aufweist, ist mit dem
Material des Himmels von Kraftfahrzeugen in der in 13A dargestellten Position befestigt.
Nach der Befestigung des Kopfschutzmateriales wird das Material
des Fahrzeughimmel transportiert und in der Fahrzeugkarosserie zusammengebaut.
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Wenn ein Kopfschutzmaterial mit einem
Klebeband, das ein Basismaterial wie nicht-gewebtes Tuch, Papier,
Plastikfilm oder dgl. umfasst und mit einem darauf aufgebrachten
Klebematerial zur Bildung einer Klebeschicht montiert wurde, trat
ein Abfall des Kopfschutzmaterials zur Zeit des Transportes und
des Zusammenbaus auf. Jedoch war in diesem Ausführungsbeispiel, sogar wenn
das Material des Fahrzeughimmels während des Transportes deformiert
wurde oder mit einem anderen Teil zur Zeit des Zusammenbaus zusammenprallte,
das Kopfschutzmaterial ohne Ablösen
oder Abfallen sicher befestigt.
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Es ist vom oben erläuterten
Beispiel 3 offensichtlich, dass beim Befestigen eines Schutzmateriales, wie
ein Kopfschutzmaterial, unter Verwendung eines Klebebandes, das
leicht und preiswert montiert werden kann, ohne das Erfordernis
einer Fixierungs- oder Haltezeit, die Deformation des am Schutzmaterial
befestigten Teils während
des Handlings ohne ein Ablösen
oder Abfallen des Schutzmaterials zur Zeit eines Stosses durch ein
anderes Teil verhindert werden kann. Folglich kann ein Schutzmaterial
leicht, sicher und gesichert an einem Teil montiert werden, das
erheblich deformiert werden oder einem Stoss ausgesetzt werden kann, wie
ein Fahrzeughimmel, eine Verkleidung oder dgl. eines Kraftfahrzeuges.
