NL1026017C2 - Botsingsenergie opnemend element. - Google Patents

Description

BOTSINGSENERGIE OPNEMEND ELEMENT

De uitvinding heeft betrekking op een botsingsenergie opnemend element voor 5 gebruik als onderdeel van een voertuig, welk element in hoofdzaak de vorm van een kokervormige balk met een in dwarsdoorsnede gesloten omtrekswand bezit, welke balk een voorzijde, een achterzijde, twee zijwanden en twee uiteinden bezit, waarbij de voorzijde van de balk bij gebruik van het element als onderdeel van een voertuig van het voertuig af gericht is, zodat bij botsing een kracht op de voorzijde van het 10 element leidt tot vervorming van het element

De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van een dergelijk element in een onderdeel van een voertuig, en op zo’n onderdeel.

Botsingsenergie opnemende elementen zijn op zich bekend. Zij worden bijvoorbeeld gebruikt als crash box tussen de bumper en de front longitudinale van 15 de carrosserie van een voertuig. De hoeveelheid botsingsenergie die dergelijke crash boxen op kunnen nemen is echter gering aangezien weinig ruimte beschikbaar is.

Het is tevens bekend om dergelijke botsingenergie opnemende elementen op te nemen in de bumper van een voertuig. Een voorbeeld hiervan wordt getoond in EP 1262374 Al. De bumper die hierin beschreven wordt is opgebouwd uit een naar 20 binnen gericht gedeelte uit een materiaal met een hogere sterkte en een naar buiten gericht gedeelte met een lagere sterkte. Het materiaal met een hoge sterkte verschaft dat gedeelte van de bumper een stijfheid die voldoende is om buiging en daardoor beschadigingen aan het voertuig te voorkomen wanneer een botsing bij lage snelheid plaatsvindt. Het naar buiten gerichte gedeelte dient bij een botsing the vervormen en 25 de botsingsenergie op te nemen.

Het is een nadeel van dergelijke elementen dat zij uit twee verschillend© soorten materiaal vervaardigd zijn, waardoor de elementen ingewikkeld en duur worden. Ook is de kracht die nodig is voor het vervormen van het element niet goed regelbaar bij het ontwerp volgens dit element Daarnaast is het een nadeel van het uit 30 EP 1262374 Al beschreven element dat alleen het naar buiten gerichte gedeelte bij botsing vervormt. Dit betekent dat slechts een kort vervoimingtraject beschikbaar is en het element daardoor slecht weinig botsingsenergie op kan nemen. Dit element is volgens EP 1262374 dan ook bedoeld voor botsingen met lage snelheid.

!

102601 T

_______ __. _ i -2-

In het algemeen is het een nadeel van bekende botsingsenergie opnemende elementen in de vorm van een kokervormige balk dat de vervormingkracht in het begin van het vervormingtraject snel oploopt tot een maximale vervormingkracht, waarna de vervormingkracht weer afneemt. Dit wordt veroorzaakt door het ontwerp 5 van het botsingsenergie opnemende element, dat na het bereiken van de maximale vervormingkracht gemakkelijker vervormt en minder weerstand biedt aan de vervormingkracht. De vervormingkracht neemt in het eindtraject altijd weer toe doordat het element volledig samengedrukt wordt; het is echter gewoonlijk niet de bedoeling dat zo’n element zover samengedrukt wordt, omdat dit betekent dat toch 10 een hoge botsingskracht doorgegeven wordt aan het achterliggende voertuig.

Het is een doel van de uitvinding een botsingsenergie opnemend element te verschaffen dat relatief eenvoudig en goedkoop te vervaardigen is.

Het is een ander doel van de uitvinding een botsingsenergie opnemend element te verschaffen dat een relatief grote hoeveelheid botsingsenergie op kan nemen.

15 Het is nog een ander doel van de uitvinding een botsingsenergie opnemend element te verschaffen waarbij de kracht nodig voor het vervormen van het element bij het ontwerp instelbaar is.

Het is weer een ander doel van de uitvinding een botsingsenergie opnemend ( element te verschaffen waarbij de volledige lengte van de zijwanden tussen voorzijde 20 en achterzijde gebruikt wordt voor het opnemen van energie om zoveel mogelijk botsingsenergie op te nemen.

Een of meer van deze doelen worden volgens de uitvinding bereikt met een botsingsenergie opnemend element voor gebruik als onderdeel van een voertuig, zoals omschreven in de aanhef, waarbij de balk een zodanige doorsnede bezit dat de 25 balk bij vervorming ten minste twee vervormingtrajecten doorloopt die ieder een maximale vervormingkracht vereisen, voordat de balk bij volledige vervorming in een eindtraject een vervormingkracht vereist die alleen maar toeneemt.

Met het element volgens de uitvinding wordt aldus een vervormingtraject verschaft dat na een eerste maximale vervormingkracht ook nog een tweede 30 maximale vervormingkracht bezit. Door het tweede vervormingtraject met de tweede maximale vervormingkracht wordt de hoeveelheid botsingsenergie die het element op kan nemen verhoogd. Daarmee kan ook voorkomen worden dat het element volledig moet vervormen, waarbij de botsingkracht weer sterk toeneemt Daarnaast is 1026017 -3- het mogelijk de vervormingkracht in de loop van het vervormingtraject in te stellen» doordat de plaats en de hoogte van de maximale vervormingkrachten gevarieerd kunnen worden.

Bij voorkeur is de maximale vervormingkracht van het tweede 5 vervormingtraject hoger dan de maximale vervormingkracht van het eerste vervormingtraject. Dit is vooral voordelig gezien de eisen die gesteld worden aan veiligheid voor voetgangers van voertuigen, waarvoor de vervormingkracht bij lage snelheden van het voertuig laag moet zijn. Om bij hoge snelheden toch voldoende botsingsenergie te kunnen opnemen is het een groot voordeel dat de maximale 10 vervormingkracht van het tweede vervormingtraject hoger is dan de maximale vervormingkracht van het eerste vervormingtraject.

Volgens een voordelige uitvoering is het tweede vervormingtraject langer dan het eerste vervormingtraject Hierdoor is het mogelijk bij een hogere maximale vervormingkracht van het tweede traject ook meer energie op te nemen.

IS Bij voorkeur bezitten in doorsnede de zijwanden van de balk een overgangsgedeelte, waardoor de zijwanden stapsgewijs een andere onderlinge afstand verkrijgen zodanig dat de zijwanden aan een zijde van de overgangsgedeelten een grotere onderlinge afstand bezitten en de zijwanden aan de andere zijde van de overgangsgedeelten een kleinere onderlinge afstand bezitten. Door deze 20 overgangsgedeelten zullen de zijwanden ter plaatse naar binnen toe vervormen onder invloed van een vervormingkracht, hetgeen het eerste vervormingtraject verschaft» en zullen de resterende gedeelten van de zijwanden pas daarna vervormen, hetgeen het tweede vervormingtraject verschaft.

Volgens een voorkeuruitvoering staan de overgangsgedeelten in de zijwanden 25 onder een hoek met de aansluitende gedeelten van de zijwanden die groter is dan 90°. Door deze hoek groter te kiezen dan 90° is de maximale kracht van het eerste vervormingtraject in te stellen. Een geschikte keuze is een hoek tussen 120° en 150°, bij voorkeur ongeveer 135°.

Bij voorkeur lopen de zijwanden ter weerszijden van de overgangsgedeelten in 30 hoofdzaak parallel aan elkaar, bij voorkeur onder een hoek met elkaar van maximaal 10°. Door de zijwanden ter weerszijden van de overgangsgedeelten in hoofdzaak parallel aan elkaar te laten lopen kan een hoge maximale kracht van het tweede vervormingtraject verkregen worden.

1026017 -4-

Volgens een voorkeursuitvoering zijn de gedeelten van de zijwanden die een grotere onderlinge afstand bezitten korter dan de gedeelten van de van de zijwanden die een kleinere onderlinge afstand bezitten. De gedeelten van de zijwanden die een grotere onderlinge afstand bezitten zullen als eerste vervormen, waarna de langere 5 gedeelten met een kleinere onderlinge afstand nog een lang tweede vervormingtraj eet verschaffen.

Bij voorkeur verschillen de voorzijde van de balk en de achterzijde van de balk in breedte, zodat de balk een bredere zijde en een smallere zijde bezit Door dit verschil in breedte tussen de voorzijde en de achterzijde van de balk kunnen de 10 zijwanden (afgezien van de overgangsgedeelten) in hoofdzaak parallel aan elkaar lopen.

Volgens een voordelige uitvoering is bij de overgangsgedeelten van de zijwanden tussen de zijwanden een vervormbaar materiaal aangebracht Dit vervormbare materiaal ondersteunt de zijwanden, waardoor de zijwanden een hogere 15 vervormingkracht vereisen.

Bij voorkeur is de balk over een gedeelte van de doorsnede bij de voorzijde of de achterzijde van een versterking voorzien. Deze versterking zorgt er bij een geconcentreerde botsingskracht voor dat het element over een groot deel van zijn lengte botsingsenergie opneemt; de versterking zelf kan ook vervormen en 20 botsingsenergie opnemen.

Volgens een voordelige uitvoering zijn één of beide uiteinden van de balk tenminste gedeeltelijk gesloten met een vervormbaar materiaal. Bij deze uiteinden wordt hiermee een extra vervormingenergie opnemend element verschaft.

De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van een botsingsenergie 25 opnemend element zoals hierboven omschreven als onderdeel van een langsligger of dorpel, A-stijl, B-stijl, C-stijl, D-stijl, E-stijl, bumperdrager, deurverstevi gingsbalk of zittingdeel van een voertuig. Deze voertuigonderdelen dienen botsingsenergie op te kunnen nemen ter bescherming van de inzittenden van het voertuig. Een botsingsenergie opnemend element dat een relatief grote hoeveelheid botsingsenergie 30 op kan nemen is derhalve gewenst.

De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een bumperdrager van een voertuig voorzien van een botsingsenergie opnemend element zoals hierboven omschreven, waarbij de bumperdrager over tra minste era gedeelte van zijn lengte 1026017 -5- het energie opnemend element omvat. Het energie opnemende element kan dan bijvoorbeeld vóór de front longitudinale gesitueerd zijn, terwijl het tussenliggende gedeelte stijf uitgevoerd wordt.

Bij voorkeur omvat de bumperdrager over zijn gehele lengte het energie 5 opnemend element. Bij een botsing kan dan een maximale hoeveelheid energie opgenomen worden.

Volgens een voorkeursuitvoering doorloopt daarbij het voorste gedeelte van de balk het eerste vervormingtraject. De achterzijde van de bumperdrager kan dan van een versterking voorzien zijn, waarbij de bumperdrager ongehinderd kan vervormen. 10 Volgens een andere voorkeursuitvoering doorloopt het achterste gedeelte van de balk het eerste vervormingtraject. Dit is voordelig wanneer de voorzijde van de bumperdrager verstevigd is.

Bij voorkeur omvatten de einden van de bumperdrager een energie opnemend element. Hierdoor kunnen de einden van de bumperdrager extra botsingsenergie is opnemen.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een voorkeursuitvoering volgens de tekening.

Fig. 1 toont op schematische wijze een botsingsenergie opnemend element volgens de uitvinding in dwarsdoorsnede.

20 Fig. 2 toont op schematische wijze een grafiek van de botsingskracht tegen de verplaatsing in het vervormingtraject van een element volgens figuur 1.

Figuur 1 toont een botsingsenergie opnemend element 1 in de vorm van een kokervormige balk in dwarsdoorsnede. Het element bezit een voorzijde 2, een achterzijde 3, en zijwanden 4 en 5. In zijwand 4 bevindt zich een overgangsgedeelte 25 6 en in zijwand 5 bevindt zich een overgangsgedeelte 7. Het element is zodanig vormgegeven dat de voorzijde 2 een grotere breedte bezit dan de achterzijde 3, waardoor de gedeelten van de zijwand 4 ter weerszijden van het overgangsgedeelte 6 in hoofdzaak parallel lopen aan de gedeelten van de zijwand 5 ter weerszijden van het overgangsgedeelte 7. De overgangsgedeelten 6, 7 staan onder een hoek van 30 ongeveer 135° met de aansluitende gedeelten van de zijwanden 4,5.

Het element wordt bij voorkeur door hydrovormen vervaardigd uit een buis met een eenvoudige geometrische dwarsdoorsnede, zoals een ronde buis. De hoeken 1026017 -6- tussen de verschillende zijden of gedeelten daarvan zullen dan niet scherp zijn, maar enigszins afgerond.

Het zal duidelijk zijn dat het element 1 in de vorm van een kokervormige balk gewoonlijk een lengte bezit die groter is dan de breedte van de voorzijde 2 of de 5 breedte van de zijwanden 4, 5. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer het element 1 gebruikt wordt als langsligger of dorpel, A-stijl, B-stijl, C-stijl, B-stijl, B-stijl, bumperdrager of deurverstevigingsbalk van een voertuig: in al deze gevallen heeft de kokervormige balk een relatief grote lengte. In sommige gevallen echter kan een botsingsenergie opnemend element gebruikt worden waarvan de lengte ongeveer 10 gelijk is aan de breedte of de hoogte. Ook in deze gevallen kan het botsingsenergie opnemend element volgens de uitvinding gebruikt worden, waarbij de lengte van het element dan ongeveer gelijk is aan de breedte van de voorzijde2 of de breedte van de zijwanden 4, S.

Bij gebruik van het botsingsenergie opnemend element 1 als bumperdrager van 15 een voertuig zal bijvoorbeeld de voorzijde 2 van het voertuig af gericht zijn. Bij een botsing komt de voorzijde 2 dan in contact met een botsingsobject, waardoor en kracht F op de voorzijde 2 uitgeoefend wordt, die een tegengestelde reactiekracht F op de achterzijde 3 van het element oproept Het element 1 wordt daardoor samengedrukt.

20 Door de vormgeving van het element 1 zullen de zijwanden 4, 5 naar binnen gedwongen worden, waarbij zij ter plaatse van de overgangsgedeelten 6, 7 vervormen. De overgangsgedeelten 6,7 bewegen daardoor naar elkaar toe en zullen, afhankelijk van de breedte van de voorzijde 2 en de lengte a van de parallelle gedeelten van de zijwanden tussen de voorzijde 2 en de overgangsgedeelten 6, 7, 25 ofwel elkaar raken, ofwel tegen de binnenzijde van de voorzijde 2 aan komen. Deze vervorming vormt een eerste vervormingtraject van het element 1, waarbij de vervonningkracht eerst snel oploopt tot een maximale waarde F1 om daarna weer af te nemen.

Vervolgens zullen de zijwanden 4, 5 tussen de achterzijde 3 en de (reeds 30 vervormde) overgangsgedeelten 6,7 vervormd worden wanneer meer botsingenergie opgenomen moet worden. Doordat hier geen overgangsgedeelte aanwezig is zal gedurende het vervormingtraject de vervonningkracht opnieuw eerst oplopen tot een maximale waarde F2, om daarna weer af te nemen.

1026017 -7-

Wanneer nog meer botsingenergie opgenomen moet worden zal het element bij volledige vervorming in een eindtraject tenslotte een vervormingkracht vereisen die weer toeneemt, omdat het element de facto volledig platgedrukt is.

Het bovenstaande is weergegeven in Figuur 2, waarin de kracht F is uitgezet 5 tegen de afstand s van het vervormingtraject. Het eerste vervormingtraj eet waarbij de kracht eerst toeneemt tot de waarde F1 en daarna weer afneemt is duidelijk te onderscheiden van het tweede vervormingtraject waarbij de kracht weer toeneemt tot de waarde F2 en daarna weer afneemt. De hoeveelheid botsingsenergie die opgenomen wordt bepaald door het oppervlak onder de krachtlijn in Figuur 2. Het 10 eindtraject waarin de vervormingkracht weer toeneemt is in figuur 2 niet weergegeven.

Het zal duidelijk zijn dat het vervormingtraject met behulp van het botsingsenergie opnemend element 1 goed te beïnvloeden is door de lengten a en b van de zijwanden, de breedte van de voorzijde 2 en achterzijde 3, en de lengte en de 15 hoek van de overgangsgedeelten 6, 7 te variëren. Ook de mate van parallelliteit tussen de zijwanden en de afrondingen tussen de zijden zullen invloed hébben.

Het is tevens mogelijk om meer dan één overgangsgedeelte per zijwand aan te brengen, om het vervormingtraject te beïnvloeden.

1026017

Claims (17)

1. Botsingsenergie opnemend element voor gebruik als onderdeel van een 5 voertuig, welk element in hoofdzaak de vorm van een kokervormige balk met een in dwarsdoorsnede gesloten omtrekswand bezit, welke balk een voorzijde, een achterzijde, twee zijwanden en twee uiteinden bezit, waarbij de voorzijde van de balk bij gebruik van het element als onderdeel van een voertuig van het voertuig af gericht is, zodat bij botsing een kracht op de voorzijde van het 10 element leidt tot vervorming van het element, met het kenmerk, dat de balk een zodanige doorsnede bezit dat de balk bij vervorming ten minste twee vervormingtraj ecten doorloopt die ieder een maximale vervormingkracht vereisen, voordat de balk bij volledige vervorming in een eindtraject een vervormingkracht vereist die alleen maar toeneemt 15

2. Element volgens conclusie 1, waarbij de maximale vervormingkracht van het tweede vervormingtraj eet hoger is dan de maximale vervormingkracht van het eerste vervormingtraj eet.

3. Element volgens conclusie 1 of 2, waarbij het tweede vervormingtraj eet langer is dan het eerste vervormingtraj eet,

4. Element volgens conclusie 1,2 of 3, waarbij in doorsnede de zijwanden van de balk een overgangsgedeelte bezitten, waardoor de zijwanden stapsgewijs een 25 andere onderlinge afstand verkrijgen zodanig dat de zijwanden aan een zijde van de overgangsgedeelten een grotere onderlinge afstand bezitten en de zijwanden aan de andere zijde van de overgangsgedeelten een kleinere onderlinge afstand bezitten.

5. Element volgens conclusie 4, waarbij de overgangsgedeelten in de zijwanden onder een hoek met de aansluitende gedeelten van de zijwanden staan die groter is dan 90°. 1026017 -9-

6. Element volgens conclusie 4 of 5, waarbij de zijwanden ter weerszijden van de overgangsgedeelten in hoofdzaak parallel aan elkaar lopen, bij voorkeur onder een hoek met elkaar van maximaal 10°.

7. Element volgens conclusies 4-6, waarbij de gedeelten van de zijwanden die een grotere onderlinge afstand bezitten korter zijn dan de gedeelten van de van de zijwanden die een kleinere onderlinge afstand bezitten.

8. Element volgens een der conclusies 4-7, waarbij de voorzijde van de balk en 10 de achterzijde van de balk in breedte verschillen, zodat de balk een bredere zijde en een smallere zijde bezit

9. Element volgens een der conclusies 4-8, waarbij bij de overgangsgedeelten van de zijwanden tussen de zijwanden een vervormbaar materiaal aangebracht 15 'is.

10. Element volgens een der conclusies 1-9, waarbij de balk over een gedeelte j van de doorsnede bij de voorzijde of de achterzijde van een versterking voorzien is. 20

11. Element volgens een der conclusies 1-10, waarbij één of beide uiteinden van de balk tenminste gedeeltelijk gesloten zijn met een vervormbaar materiaal.

12. Gébruik van een botsingsenergie opnemend element volgens een des: 25 conclusies 1 - 11 als onderdeel van een langsligger of dorpel, A-stijl, B-stijl, C-stijl, D-stijl, E-stijl, bumperdrager, deurverstevigingsbalk of zittingdeel van een voertuig.

13. Bumperdrager van een voertuig voorzien van een botsingsenergie opnemend 30 element volgens een der conclusies 1 - 11, waarbij de bumperdrager over ten minste een gedeelte van zijn lengte het energie opnemend element omvat. 1026017 ' -10-

14. Bumperdrager volgens conclusie 13, waarbij de bumperdrager over zijn gehele lengte het energie opnemend element omvat.

15. Bumperdrager volgens conclusie 14, waarbij het voorste gedeelte van de balk 5 het eerste vervormingtraj eet doorloopt

16. Bumperdrager volgens conclusie 14, waarbij het achterste gedeelte van de balk het eerste vervormingtraject doorloopt

17. Bumperdrager volgens een der conclusies 13 - 16, waarbij de einden van de bumper een energie opnemend element omvatten. 1026017