NL8300669A

NL8300669A - Stootbalk voor een voertuig.

Info

Publication number: NL8300669A
Application number: NL8300669A
Authority: NL
Original assignee: Budd Co
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1983-09-16
Also published as: SE8301041D0; DE3306477A1; GB8305072D0; IT8347808A0; FR2522305A1; JPS58156438A; SE8301041L; GB2115359B; IT1166412B; US4431221A; GB2115359A

Description

N/31.344-St/V/id

Stootbalk voor een voertuig.

Inrichtingen voor het absorberen van energie zijn bij auto's in vele uitvoeringen bekend. Meestal zijn zulke inrichtingen verbonden met de voorste stootbalk om bij botsingen de schokken op te nemen en de schade van de 5 hoofdconstructie van de auto tot een minimum te beperken, alsmede de passagiers te beschermen. Een auto met een ener-gie-absorptiesysteem van deze soort is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 83.00346 van aanvraagster.

Bij een frontale botsing van een voertuig, 10 is het wenselijk om de kinetische energie van het bewegende o voertuig, Ε^η= %m V , in een lange kreukelzone S van de frontale constructie op te nemen (geabsorbeerde energie = FS), waarbij m de massa van het voertuig, V de snelheid van het voertuig en F de kracht is. Deze lange kreukelzone is nodig 15 om de kreukelkracht F en het versnellingsniveau te reduceren, waarbij de versnelling a volgt uit F = ma.

Ter verduidelijking wordt het volgende voorbeeld gegeven. De kinetische energie van een voertuig met een massa van 900 kg en een snelheid van 65 km/h (18 m/sec) . 20 bedraagt:

Eki? *·9°°·182 2 = 145.800 {Nm) sec

De voor mensen maximaal toelaatbare versnelling, zoals deze bepaald is uit vele proeven met vliegtuigen 25 en raketten, bedraagt 36 g. Hieruit volgt voor de kracht: F = 900.36.9,8 = 317.520 kcjm (N) 2 sec

Bij deze maximale kreukelkracht, ook kreukel-weerstand van de frontale constructie genoemd, bedraagt de 30 kreukelzone c _ ^kin 145.800 b F 317.520 S = 45,9 cm

De afstand tussen het brandschot en de stootbalk varieert van voertuig tot voertuig maar in de kleine 8300669 ' - -2-.

types met een gewicht minder dan 900 kg bedraagt deze afstand 91,4 cm of minder. Binnen deze afstand moeten de motor en andere onderdelen worden geplaatst. De motor in het bijzonder fungeert als een groot onvervormbaar voorwerp en re-5 duceert zo de kreukelzone bij een botsing. Indien bijvoorbeeld de breedte van de motor 50,8 cm is, bedraagt de overblijvende kreukelzone dus 91,4 cm - 50,8 cm = 40,6 cm. De beschikbare kreukelzone is dan 5,3 cm minder dan de gewenste kreukelzone.

10 Aan de voorkant van het voertuig zorgen de twee voorste balken, die lopen vanaf het brandschot tot aan de voorste stootbalk, voor het grootste deel van de kreukel-weerstand. De voorste stootbalk is aan deze twee voorgelegen balken vastgemaakt.

15 Het voorste stootbalksysteem moet zonder enige schade op te lopen een botsing met een snelheid van 8 km/h tegen een obstakel kunnen doorstaan en het voertuig achter de stootbalk mag ook niet beschadigd worden. Voor zulk een stootbalksysteem, zijn energie-absorptiemiddelen nodig die 20 bij krachten van 4500 kg een slag van 5 cm hebben. De totale diepte van dit soort inrichtingen bedraagt in het algemeen minimaal 10 cm en bestaat uit een flexibele schuimkunststof of een thermoplastische schaal (van polycarbonaat), die op een kokerbalk van een aluminiumlegering of van staal is aan-25 gebracht. Deze kokerbalk is ongeveer 5 cm diep om de vervormingen te minimaliseren en het gewicht te optimaliseren. Bij een frontale botsing bij een snelheid van 50 km/h of meer zal deze kokerbalk zelf bezwijken zonder veel energie te absorberen.

30 De uitvinding beoogt een voertuig te verschaf fen met een verhoogde veiligheid bij frontale botsingen. Voorts beoogt de uitvinding een verbeterde stootbalk voor een voertuig te verschaffen, waarvan in het geval van een frontale botsing de energie-absorptieeigenschappen zijn ver-35 beterd en de kreukelzone is vergroot zonder dat de afmetingen van de betrokken componenten zijn vergroot.

De uitvinding betreft derhalve een hoofddraag-raam voor een voertuig, zoals een auto, omvattende een brandschot, een paar vanaf het brandschot naar voren lopende zij-40 balken en een aan de uiteinden van deze zijbalken bevestigde 8300669 - 3 - J* .............Jb voorste stootbalk. Volgens de uitvinding omvat de stootbalk een langwerpige open-doosconstructie en is in de stootbalk een paar kokervormige elementen in één lijn met de zijbalken geplaatst.

5 De kokervormige elementen in de stootbalk zorgen voor een verhoogde kreukelkracht en voor een verbeterde energie-absorptiekarakteristiek. De kreukelzone van de stootbalk wordt bij de kreukelzone van de zijbalken opgeteld wat bij het voertuig resulteert in een grotere totale 10 kreukelzone die het mogelijk maakt om grotere krachten bij frontale botsingen op te nemen.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld is gegeven.

15 Fig. 1 is een isometrisch aanzicht van het draagraam van een auto, waarin de uitvinding is toegepast;

Fig. 2 is een aanzicht van één van de kokervormige elementen, die in de stootbalk van de auto uit Fig. 1 zijn aangebracht; 20 Fig. 3 is een explosietekening van de hoofd onderdelen van de auto volgens de uitvinding;

Fig. 4 is een dwarsdoorsnede langs de lijn IV-1V uit Fig. 1; en

Fig. 5 is een dwarsdoorsnede langs de lijn 25 V-V uit Fig. 1.

In Fig. 1 is het draagraam 10 van een auto te zien, dat een bovenste draagraamdeel 12 bevat dat vastgemaakt is aan een onderste draagraamdeel of platform 14. Het raamdeel 12 heeft twee A-stijlen 16, twee B-stijlen 18 en 30 achtergelegen delen 20. Twee dakzijbalken 22 en schuinlopen-de balken 24 verbinden de verschillende stijlen en onderdelen.

De dakdwarsbalken 26 en 28 verbinden de dakzijbalken 22. Een dwarsbalk bij de achterdeur 30 verbindt de 35 achtergelegen delen 20. Een paar achterste gordelbalken 30 verbinden de B-stijlen 18 met de achtergelegen delen 20.

Het onderste draagraamdeel 14 heeft een brand-schot 32, dat in het voorste deel van het draagraam van het voertuig is geplaatst. Een schot 34, dat een brandschottank 40 kan bevatten, is in het midden van het draagraam geplaatst.

8300669 - 4 -

Aan weerskanten van het schot 34 liggen een voorste vloer-gedeelte en een achterste vloergedeelte.

Twee naar achter lopende zijbalken 36 verbinden het schot 34 met een achterste stootbalk 38. Twee naar 5 voren lopende zijbalken 40 en 42 verbinden het brandschot 32 met een voorste stootbalk 44. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op de voorste stootbalk 44 met bijbehorende delen en de naar voren lopende zijbalken 40 en 42.

Voor verdere, voor de onderhavige uitvinding 10 niet essentiele details van het draagraam 10 wordt verwezen naar de eerder genoemde oudere octrooiaanvrage.

De motor van het voertuig met het draagraam 10 wordt in het algemeen in de ruimte tussen de zijwanden 40 en 42, het brandschot 32 en de voorste stootbalk 44 ge-15 plaatst. In vele kleine voertuigen met een gewicht dat minder is dan 900 kg, bedraagt de afstand tussen het brandschot 32 en de stootbalk 44 91,4 cm of minder. De motor vormt een onvervormbaar deel en reduceert de beschikbare kreukelzone in het geval van een frontale botsing. Bij een motorbreedte 20 van 50,8 cm bedraagt de nog beschikbare kreukelzone 40,6 cm. Dit is 5,3 cm minder dan de reeds eerder genoemde gewenste kreukelzone.

Volgens de uitvinding wordt de extra kreukelzone verkregen door de breedte van de stootbalk bij de nor-25 maal beschikbare afstand op te tellen.

De energie-opname bij een frontale botsing berust op de toepassing van middelen voor energie-absorptie in de naar voren lopende zijbalken 40 en 42. Deze middelen voor energie-absorptie bestaan uit paren verdiepingen of 30 vervormingen 46 en 48 in de zijbalken 42 resp. 40.

Om extra sterkte te krijgen bestaan de zijbalken 40 en 42 elk uit drie delen, waarin dezelfde vervormingen zijn aangebracht, die beschouwd kunnen worden als rondlopende plooien in de balkkolom op de plaats, waar de 35 zijbalken moeten bezwijken.

De zijbalken 40 en 42 lopen in in wezen rechte horizontale lijnen vanaf de voorkant van het voertuig, waar ze vastzitten aan de stootbalk 44, naar het brandschot 32. Het rechte verloop verhindert, dat de constructie weg-40 buigt wanneer het voertuig een obstakel raakt en zorgt voor 8300669 - 5 - ‘ ' - * ' een beheerst bezwijken van de constructie bij de opname van energie als de botsing plaatsvindt. De vervormingen 46 en 48 zijn om aanvankelijke hoge piekbelastingen bij het raken van het obstakel door het voertuig te vermijden en om de gebieden 5 waar het bezwijken moet beginnen vast te leggen, in de voorste zijbalken 40 en 42 aangebracht.

De stootbalk 44 bevat een langwerpige balk met een rechthoekige kokervormige doosstructuur. In de holte van de stootbalk 44 is een paar relatief korte kokervormige 10 elementen 50 en 52 in één lijn met de voorste zijbalken 40 resp. 42 aangebracht. De holte van de kokervormige elementen 50 en 52 is loodrecht op de holte van de kokervormige balk van de stootbalk 44 gericht.

De stootbalk 44 zou zonder de kokervormige 15 elementen 50 en 52 bij een frontale botsing met een snelheid van 50 km/h of meer zonder veel energie-absorptie bezwijken.

Door de invoeging van de kokervormige elementen 50 en 52 binnen in de doosvormige balk en rechtstreeks voor de voorste zijbalken worden de energie-absorptieeigenschappen verbeterd.

20 In feite wordt de breedte van de stootbalk toegevoegd aan de kreukelzone, dié bijvoorbeeld toeneemt van 40,6 naar 45,9 cm bij een stootbalkbreedte van 5,3 cm.

De naar voren lopende zijbalken 40 en 42, waarvan zijbalk 40 te zien is in Fig. 3, bestaan uit een 25 aantal gelijke delen. De zijbalk 40 bevat een hoofdgootpro-fiel 54 met ingeperste verdiepingen 56 en 58, een bovenliggend gootprofiel 60 met ingeperste verdiepingen 62 en 64 en een zijdelings gootprofiel 66 met ingeperste verdiepingen 68 en 70. De zijbalk 42 heeft overeenkomstige ingeperste 30 verdiepingen en onderdelen. De diverse ingeperste verdiepingen zijn in Fig. 1 in het algemeen aangeduid met 48. De ingeperste verdiepingen in de gootprofielen 54, 60 en 66 strekken zich uit- van de ene rand van de profielen naar de andere rand.

35 Het kokervormige element 52, dat gelijk is aan het element 50, vormt een metalen deel met een ingeperste verdieping of doorzetting 72, die geheel rond de omtrek 52 van de elementen loopt. De kokervormige elementen 50 en 52 liggen in het algemeen in één lijn met de zijdelingse 40 gootprofielen van de zijbalken 40 en 42, waarvan een zij- 8300669 / ' - 6 - * balk 66 te zien is in Fig. 3.

Zoals is beschreven, zorgen de ingeperste verdiepingen in de zijbalken 40 en 42 voor verzwakkingen in de constructie, die de plaatsen waar het bezwijken begint, 5 vastleggen. Het rechte verloop van de zijbalken zorgt voor een gecontroleerd bezwijken.

De ingeperste verdiepingen in de kokervormige elementen 50 en 52 leggen eveneens de plaatsen van bezwijken vast. In feite bezwijken de elementen 50 en 52 bij een fron-10 tale botsing tegen de stootbalk 44 als eerste, terwijl vervolgens de zijbalken 40 en 42 bezwijken. Met betrekking tot het bezwijkingsproces kunnen de elementen 50 en 52 worden beschouwd als een voortzetting van de zijbalken 40 en 42.

Er is echter een extra bezwijkafstand verkregen zonder een 15 fundamentele verandering van de afmetingen van het draagraam of het uiterlijk van het voertuig. Door de elementen 50 en 52 wordt slechts een geringe gewichtstoename van het voertuig veroorzaakt.

8300669

Claims

1. Hoofddraagraam voor een voertuig, zoals een auto, omvattende een brandschot, een paar vanaf het brandschot naar voren lopende zijbalken en een aan de uiteinden van deze zijbalken bevestigde voorste stootbalk, 5 met het kenmerk, dat de stootbalk een langwerpige open-doos constructie omvat en dat in de stootbalk een paar kokervormige elementen in één lijn met de zijbalken is geplaatst.

2. Hoofddraagraam volgens conclusie 1, m e t 10 het kenmerk, dat de holte van de kokervormige elementen loodrecht op de holte van de open-doos constructie van de stootbalk is gericht.

3. Hoofddraagraam volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, de langs de omtrek van de kokervormige 15 elementen ingeperste verdiepingen zijn aangebracht, die de plaatsen waar deze elementen bij een botsing bezwijken, vastleggen.

4. Hoofddraagraam volgens conclusie 3, m e t het ken merk, dat de zijbalken ingeperste verdie- 20 pingen hebben, die in één lijn liggen met de ingeperste verdiepingen van de kokervormige elementen.

5. Hoofddraagraam volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de ingeperste, de bezwijkplaatsen bepalende verdiepingen in de zijbalken aan de uiteinden 25 daarvan dichtbij de stootbalk zijn aangebracht.

6. Hoofddraagraam volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat de zijbalken uit een aantal aan elkaar bevestigde kanaalvormige delen bestaan, die ingeperste verdiepingen hebben, waarbij de verdiepingen van elk 30 kokervormig element in ëën lijn liggen met één van de kanaalvormige delen van de daarachter liggende zijbalk. 8300669