WO1998023467A1 - Stossdämpfer - Google Patents

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WO1998023467A1
WO1998023467A1 PCT/EP1997/006599 EP9706599W WO9823467A1 WO 1998023467 A1 WO1998023467 A1 WO 1998023467A1 EP 9706599 W EP9706599 W EP 9706599W WO 9823467 A1 WO9823467 A1 WO 9823467A1
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WO
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beads
force transmission
transmission layer
layer
deformation
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Application number
PCT/EP1997/006599
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dag Landvik
Jürgen BRUNING
Original Assignee
Gefinex Gesellschaft für innovative Extrusionsprodukte mbH
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Publication date
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Priority to AU57516/98A priority patent/AU5751698A/en
Priority to DE59704660T priority patent/DE59704660D1/de
Priority to EP97953703A priority patent/EP0886590B1/de
Publication of WO1998023467A1 publication Critical patent/WO1998023467A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/003—One-shot shock absorbers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R19/22—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact containing mainly cellular material, e.g. solid foam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/37—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers of foam-like material, i.e. microcellular material, e.g. sponge rubber

Definitions

  • the invention relates to bumpers for motor vehicles, in particular for bumpers / bumpers and at least partially made of plastic.
  • the demands on bumpers have changed significantly in the past. While low restoring forces of the bumpers were accepted in the past, modern bumpers are generally intended in the event of an unbraked collision with a relentless obstacle at a speed of 5 km per hour and more, not only protect the vehicle body, but also withstand the impact without damage. This applies to passenger cars.
  • the invention also has the task of protecting the vehicle body in the event of such an impact. According to the invention, this is achieved with the aid of a deformation layer and a resilient force transmission layer arranged on the impact side.
  • the deformation layer consists of plastic foam of low density and deforms on impact. As a result, the energy introduced is partially destroyed and otherwise evenly introduced into the body, so that optimal conditions for protecting the body arise.
  • the deformation force of the deformation layer is so great that it is sufficient to bring the motor vehicle to a standstill due to its deformation from the predetermined speed
  • the force transmission layer distributes the impact force over a large area on the deformation layer, so that despite the great flexibility resulting from the small density of the foam for the deformation layer, sufficient damping force is applied Finding the frame back to its original shape This also applies to the sluggish case of an almost linear load, as occurs, for example, in the event of an impact on a corner
  • the force transmission layer preferably consists of one
  • Plastic foam has a much higher strength than the deformation layer.
  • Suitable materials for such layers are plastic foams made of polypropylene
  • Foam for the deformation layer preferably has a density of 10 to 49 kg per
  • the foam for the power transmission layer has a density of at least
  • polyethylene and / or polystyrene are suitable as plastics. This also applies to plastics made from components of polyethylene and / or polystyrene and / or polypropylene.
  • the force transmission layer preferably has a thickness of at most 25 mm
  • the force transmission layer extends over the entire length of the bumper or shock absorber on the impact side.
  • the deformation layer can also extend over the entire length of the bumper behind the force transmission layer. However, it can also extend partially over the length
  • one layer can interlock with the other or the two layers can interlock. Interlocking the layers opens up completely new deformation possibilities. This means that recesses in the force transmission layer, in which material of the deformation layer is located, allow the deformation behavior, e.g. buckling of the walls, to be designed in a controlled manner. In this sense, the walls of the force transmission layer can be relatively thin despite the use of plastic foam, e.g. 10 mm and smaller.
  • the force transmission layer has a plurality of recesses lying next to one another and the deformation layer is limited to the fact that the recesses are filled with elements. Then the deformation layer consists of elements arranged side by side.
  • the elements k ö ö RMIG can wedge and / or cylindrical and / or quaderformig and / or conical and / or designed pyramid shape
  • Hot glue is suitable for gluing can take a variety of forms. The type and scope of the welding of the shape and material of the two layers depend in part.
  • Both layers can also be produced as plastic foam in an injection mold.
  • a molding machine is used in which the plastic mixed with a blowing agent is injected into the molding machine in an appropriate dosage and under sufficiently high pressure so that a plastic foam forms in the mold cavity of the molding machine.
  • the injection molds are particularly suitable for large quantities. After spraying, the molded parts must remain in the mold for some time until they have cooled sufficiently. The time from filling the mold to emptying the mold (removing the finished molded part) is called the cycle time. The cycle times when spraying plastic foam are remarkable. A molding machine with so-called beads works faster.
  • Beads are plastic foam particles that can be manufactured in different ways.
  • One production route uses an autoclave.
  • the beads are mixed with blowing agent in a suspension under pressure, temperature and constant movement of the bath. Or the beads are manufactured so that they have a blowing agent component. Sudden emptying of the autoclave into a vessel with comparatively low pressure causes the beads to foam.
  • Plastic is plasticized with the help of an extruder and homogenized with the addition of blowing agent, in order to then emerge from a nozzle with many small holes lying next to one another in the form of thin plastic foam strands.
  • the plastic foam strands are shredded by a granulating device as soon as they are created
  • Beads of ethylene-propylene block copolymer required pressure is 3 to 8 bar, preferably 6 bar and a temperature of 140 to 175 degrees Celsius, preferably 160 Centigrade.
  • the superheated steam required for this is an overheated steam which, due to its pressure, can have the desired temperature.
  • the superheated steam heats the beads on their surface until they soften. At the same time, the heating causes the beads to expand.
  • sintering or welding occurs. The temperature is lower during sintering and the pressure is higher. When welding, the temperature is higher and the pressure is lower. In general, higher strengths are achieved during welding than during sintering.
  • the superheated steam technology preferably provides that the beads are already filled into the mold cavity with appropriate pressure. Before the application of superheated steam, the mold is completely filled with beads in order to avoid short-circuit flows of the superheated steam in the mold cavity.
  • the beads are not active per se due to a lack of sufficient dielectric properties, i.e. do not respond substantially to microwaves. For this reason, the beads are coated or wetted with an active material, that is to say a material which reacts to microwaves, before they are filled into the mold. Water is suitable as an active material. The best results are achieved with a surface-relaxed water. The surface relaxation can be achieved with surfactants, in the simplest case with a household detergent.
  • the water adhering to the beads is heated in the molding machine / mold with the aid of the microwaves until it evaporates.
  • the evaporation / heating is continued up to a pressure at which the temperature necessary for the softening of the bead surface is given.
  • the microwave welding does not require a pre-foaming of the beads, which is necessary in the superheated steam process explained above, if the beads are delivered as micro-beads or so-called shrink beads for transport and storage reasons
  • the mold cavity is completely filled when superheated steam is injected, because otherwise the superheated steam sweeps past the beads in the existing cavities without having the desired effect.
  • heating leads to an abrupt expansion of the beads and a filling of the mold cavity when passing through the temperature zone of 95 to 100 degrees Celsius.
  • the further heating or evaporation of the water to the softening temperature of the bead surface sets the one described above
  • Water can also be used in a frozen form. In this state, the microwave has a significantly higher efficiency.
  • polar materials can also be used. These include e.g. Glycerin, glycol, water thickened with diatomaceous earth and methyl cellulose. Glycerin can be used in a mixture / solution with water.
  • the glycol can be in the form of ethylene glycol or diethylene glycol
  • Liquid is used and evaporates at 240 degrees Celsius like water
  • Liquids are wetted with the beads or the one to be welded
  • a thicker layer is more effective than mere wetting
  • the same material is used for all layers and for the film, so that the bumper or the shock absorber can be described as one material. This has great processing and disposal advantages
  • the bumper has an external and impact-side force transmission layer 1 made of plastic foam, which is coated on the outside in the form not shown, with a film. Furthermore, a deformation layer 2 made of plastic foam is part of the bumper, while the plastic foam of layer 2 has a density of 30 kg per cubic meter, the layer 1 plastic foam has a density of 200 kg per cubic meter. Both foams are polypropylene foams
  • the plastic foam layers 1 and 2 have been produced separately in molding machines from plastic foam beads.
  • the starting materials are shrink beads.
  • the shrink beads are made from normal beads created by extrusion and granulation.
  • the beads have been heat-treated in a water bath. Due to the heating, the blowing agents contained in the beads diffuse out of the beads more quickly than air can flow in. The air pressure has pressed in the walls of the beads, so that the beads experience folds on the surface
  • the shrink beads are extremely jamming. In the production of layers 1 and 2, enough beads have been filled into the mold cavity that the weight of the bead filling is equal to the desired later density
  • the beads are welded to one another by microwaves.
  • the beads are wetted with surface-relaxed water before being filled into the molding machine
  • Both layers are welded together using microwaves after their production.
  • the welding surfaces are again dusted with coal dust as the active material and then exposed to the microwaves.
  • FIG. 2 shows another bumper according to the invention for a passenger car with a force transmission layer 3 and a deformation layer 4. Both layers 3 and 4 differ in that they interlock.
  • the exemplary embodiment is a
  • the sheets are weldable
  • connection can also be glued on.
  • the bumpers are optionally glued to the body.
  • the connections are molded in or a molding or indentation is provided on the bumper.
  • a body part can penetrate into the indentation or the bumper can be plugged onto corresponding protruding parts of the body.
  • the bumper can be provided with a shape and interact with an inward curvature of the body.
  • the connector can be sufficient to attach the bumper.
  • the bumper is additionally secured by screwing or gluing or by additional mechanical clamping.
  • the mechanical clamping can take place by tensioning apart body parts if these body parts enclose a shape of the bumper.
  • the body parts can be pressed apart, for example with screws, wedges and the like.
  • the elements have a cylindrical shape 5, according to FIG. 4 a pyramid shape 6, according to FIG. 5 a wedge shape 7, according to FIG. 6 a conical shape 8 and according to FIG. 7 a rectangular shape 9.
  • the elements 5 to 9 can in different form or in the same form arranged side by side reach into the force transmission layer. Elements 5 to 9 are either connected to one another on the back by a strip of material or elements 5 to 9 sit separately next to one another.

Abstract

Nach der Erfindung werden Stossstangen und dergleichen für Pkw aus einer Verformungsschicht (2, 4) aus weichem Kunststoffschaum und einer aufprallseitig angeordneten, härteren Kraftübertragungsschicht (1, 3) aus Kunststoffschaum hergestellt.

Description

Stoßdämpfer
Die Erfindung betrifft Stoßdampfer für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Stoßstangen/Stoßfanger und zumindest teilweise bestehend aus Kunststoff Vor allem die Ansprüche an Stoßstangen haben sich in der Vergangenheit stark ge ndert Während früher geringe Ruckstellkrafte der Stoßstangen in Kauf genommen worden sind, sollen zeitgemäße Stoßstangen in der Regel bei einem ungebremsten Aufprall auf ein unnachgiebiges Hindernis aus einer Geschwindigkeit von 5 km pro Stunde und mehr nicht nur die Fahrzeugkarosse schützen, sondern den Stoß auch noch unbeschadet überstehen. Das gilt für Personenkraftwagen.
Auch die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Fahrzeugkarosse bei einem derartigen Aufprall zu schützen. Nach der Erfindung wird das mit Hilfe einer Verformungsschicht und einer aufprallseitig angeordneten, nachgiebigen Kraftubertragungsschicht erreicht Die Verformungsschicht besteht nach der Erfindung aus Kunststoffschaum geringen Raumgewichtes und verformt sich bei dem Aufprall. Dadurch wird die eingeleitete Energie teilweise vernichtet und im übrigen gleichmäßig in die Karosse eingeleitet, so daß optimale Voraussetzungen für den Schutz der Karosse entstehen Die Verformungskraft der Verformungsschicht ist so groß, daß sie ausreicht, um das Kraftfahrzeug durch seine Verformung aus der vorgegebenen Geschwindigkeit zum Stillstand zu bringen Die Kraftubertragungsschicht verteilt die Aufprallkraft großflächig auf die Verformungsschicht, so daß trotz der aus dem geπngen Raumgewicht des Schaumstoffes für die Verformungsschicht resultierenden großen Nachgiebigkeit eine ausreichende Dampfungskraft aufgebracht wird Zugleich ist die Ruckstellkraft der Kraftubertragungsschicht so groß, daß sie bei allen vorkommenden Aufprallsituationen im vorgesehenen Rahmen in ihre Ausgangsform zurückfindet Das gilt auch für den schwieπgen Fall einer nahezu linienformigen Belastung, wie sie z.B bei einem Aufprall auf eine Ecke entsteht Dementsprechend besteht die Kraftubertragungsschicht vorzugsweise aus einem
Kunststoffschaum sehr viel höherer Festigkeit als die Verformungsschicht.
Geeignete Materialien für derartige Schichten sind Kunststoffschaume aus Polypropylen Der
Schaum für die Verformungsschicht hat vorzugsweise ein Raumgewicht von 10 bis 49 kg pro
Kubikmeter, der Schaum für die Kraftubertragungsschicht ein Raumgewicht von mindestens
151 kg pro Kubikmeter. In der Regel egt das Raumgewicht der Kraftubertragungsschicht zwischen 151 und 5OO kg pro Kubikmeter. Desgleichen sind Polyethylen und/oder Polystyrol als Kunststoffe geeignet. Das gilt auch für Kunststoffe aus Bestandteilen von Polyethylen und/oder Polystyrol und/oder Polypropylen.
Die Kraftubertragungsschicht hat vorzugsweise eine Dicke von höchstens 25 mm, die
Verformungsschicht eine Dicke bis 2OO mm.
Die Kraftubertragungsschicht erstreckt sich aufprallseitig an der ganzen Lange der Stoßstange bzw. des Stoßdämpfers. Die Verformungsschicht kann sich gleichfalls über die ganze Länge der Stoßstange hinter der Kraftubertragungsschicht erstrecken. Sie kann sich aber auch teilweise über die Länge erstrecken
Darüber hinaus kann eine Schicht in die andere greifen oder können beide Schichten ineinandergreifen. Eine Verzahnung der Schichten eröffnet völlig neue Verformungsmöglichkeiten. Das heißt, durch Ausnehmungen in der Kraftubertragungsschicht, in denen sich Material der Verformungsschicht befindet, kann das Verformungsverhalten, z.B das Einknicken der Wände kontrolliert nachgiebig gestaltet werden In diesem Sinne können die Wände der Kraftubertragungsschicht trotz der Verwendung von Kunststoffschaum relativ dünn sein, z.B. 10 mm und kleiner.
Wahlweise besitzt die Kraftubertragungsschicht eine Vielzahl nebeneinander liegender Ausnehmungen und beschränkt sich die Verformungsschicht darauf, daß die Ausnehmungen mit Elementen gefüllt werden. Dann besteht die Verformungsschicht aus nebeneinander angeordneten Elementen.
Die Elemente können keilförmig und/oder zylindrisch und/oder quaderformig und/oder kegelförmig und/oder pyramidenförmig ausgebildet sein
Von Vorteil ist, wenn die Verformungsschicht und die Kraftubertragungsschicht miteinander verklebt oder verschweißt sind. Zum Verkleben eignet sich Heißkleber Das Verschweißen kann auf vielfaltige Form erfolgen. Zum Teil sind Art und Umfang des Verschweißens von Form und Werkstoff beider Schichten abhangig.
Beide Schichten können auch als Kunststoffschaum in einer Spritzform hergestellt werden. Dabei findet ein Formteilautomat Verwendung, in den der mit einem Treibmittel versetzte Kunststoff in entsprechender Dosierung und unter ausreichend hohem Druck in den Formteilautomaten eingespritzt wird, so daß sich in dem Formhohlraum des Formteilautomaten ein Kunststoffschaum bildet. Die Spritzformen bieten sich besonders bei hohen Stückzahlen an. Nach dem Spritzen müssen die Formteile noch einige Zeit bis zur ausreichenden Abkühlung in der Form verbleiben. Die Zeit vom Füllen der Form bis zur Entleerung der Form (Herausnehmen des fertigen Formteiles) wird als Zykluszeit bezeichnet. Die Zykluszeiten beim Spritzen von Kunststoffschaum sind beachtlich. Schneller arbeitet ein Formteilautomat mit sogenannten Beads.
Beads sind Kunststoffschaumpartikel, die auf verschiedenen Wegen hergestellt werden können Ein Herstellungsweg verwendet einen Autoklaven. Darin werden die Beads unter Druck, Temperatur und ständiger Bewegung des Bades in einer Suspension mit Treibmittel versetzt. Oder die Beads werden so hergestellt, daß sie einen Treibmittelbestandteil aufweisen. Durch schlagartige Entleerung des Autoklaven in ein Gefäß mit vergleichsweise geringem Druck kommt es zu einem Aufschäumen der Beads.
Ein anderer Weg zur Herstellung der Beads geht von einem Extruder aus. Mit Hilfe eines Extruders wird Kunststoff plastifiziert und unter Zumischung von Treibmittel homogenisiert, um dann aus einer Düse mit vielen kleinen nebeneinander liegenden Löchern in Form von dünnen Kunststoffschaumsträngen auszutreten. Die KunststofFschaumstränge werden durch eine Granulierungseinrichtung unmittelbar bei ihrer Entstehung zerkleinert
Diese Beads werden nach einem bekannten Verfahren unter Druck in den Formhohlraum des
Formteilautomaten gefüllt. Danach wird Heißdampf mit entsprechendem so lange durch die
Form gedrückt, bis die gewünschte Erwärmung entstanden ist. Der für die Verschweißung von
Beads aus Ethylen-Propylen-Block-Copolymer erforderliche Druck liegt bei 3 bis 8 bar, vorzugsweise 6 bar und einer Temperatur von 140 bis 175 Grad Celsius, vorzugsweise 160 Grad Celsius. Der dazu erforderliche Heißdampf ist ein überhitzter Dampf, der infolge seines Druckes die gewünschte Temperatur aufweisen kann.
Der Heißdampf erwärmt die Beads an ihrer Oberflache bis zur Erweichung. Zugleich bewirkt die Erwärmung eine Expansion der Beads. Je nach Druck und Temperatur kommt es zu einer Versinterung oder einer Verschweißung. Beim Versintern ist die Temperatur geringer und dafür der Druck höher. Beim Verschweißen ist die Temperatur höher und dafür der Druck geringer. Allgemein werden beim Verschweißen höhere Festigkeiten als beim Versintern erzielt.
Außerdem sieht die Heißdampftechnik vorzugsweise vor, daß die Beads bereits mit entsprechendem Druck in den Formhohlraum gefüllt werden. Vor der Beaufschlagung mit Heißdampf wird die Form ganz mit Beads gefüllt, um Kurzschlußströmungen des Heißdampfes in dem Formhohlraum zu vermeiden.
Vorteilhaft kann auch eine Verschweißung der Beads mit Hilfe von Mikrowellen sein. Die Beads sind mangels ausreichender dielektrischer Eigenschaften an sich nicht aktiv, d.h. reagieren nicht im wesentlichen Umfang auf Mikrowellen. Deshalb werden die Beads vor ihrem Einfüllen in die Form mit einem aktiven Material, also einem auf Mikrowellen reagierenden Material beschichtet oder benetzt. Als aktives Material ist z.B Wasser geeignet. Beste Ergebnisse stellen sich mit einem oberflächenentspannten Wasser ein. Die Oberflächenentspannung kann mit Tensiden, im einfachsten Fall mit einem Haushaltsspülmittel erzielt werden.
Das an den Beads haftende Wasser wird in dem Formteilautomaten/Form mit Hilfe der Mikrowellen erwärmt, bis es verdampft. Die Verdampfung/Erwärmung wird bis zu einem Druck fortgesetzt, bei dem die für die Erweichung der Beadsoberfläche notwendige Temperatur gegeben ist.
Vorteilhafterweise kann mit der Mikrowelieπverschweißung von einem Vorschaumen der Beads abgesehen werden, das bei dem oben erläuterten Heißdampfverfahren erforderlich ist, wenn die Beads aus Transportgründen und Lagerhaltungsgründen als Mikro-Beads oder sogenannte Schrumpel-Beads angeliefert werden Bei der Heißdampftechnik wird der Formhohlraum beim Eindusen von Heißdampf vollständig gefüllt, weil der Heißdampf sonst in den vorhandenen Hohlräumen an den Beads vorbeistreicht, ohne die gewünschte Wirkung zu entfalten.
Bei dem Verschweißen mit Mikrowellen ist das anders Durch die Mikrowellen entsteht die
Erwärmung gezielt an jeder Oberflache eines mit den Mikrowellen in Berührung kommenden
Beads. Das erlaubt es, die Form nur teilweise zu füllen
Bei Verwendung von Polypropylen- Schrumpel-Beads führt die Erwärmung bei Durchlaufen der Temperaturzone von 95 bis 1OO Grad Celsius zu einer schlagartigen Expansion der Beads und zu einer Füllung des Formhohlraumes. Die weitergehende Erwärmung bzw. Verdampfung des Wassers auf die Erweichungstemperatur der Beadsoberfläche setzt den oben beschriebenen
Sinter- oder Verschweißungsvorgang in Gang.
Wasser kann auch in geforener Form eingesetzt werden. In diesem Aggregatzustand hat die Mikrowelle einen deutlich höheren Wirkungsgrad.
Statt des Wassers und/oder zusätzlich zum Wasser können auch andere polare(dielektrische Materialien) Verwendung finden. Dazu gehören z.B. Glycerin, Glykol, Wasser in Verdickung mit Kieselgur und Methylzellulose. Glycerin kann in Mischung/Lösung mit Wasser eingesetzt werden.
Das Glykol kann in Form von Ethylengiykol oder Diethylenglykol vorkommen Beides wird als
Flüssigkeit eingesetzt und verdampft bei 240 Grad Celsius wie Wasser
Flussigmittel werden unter Benetzung der Beads bzw. des zu verschweißenden
KunststofFschaumes eingesetzt.
In einigen Fällen ist eine dickere Schicht wirkungsvoller als eine bloße Benetzung
Es ist günstig, die Kraftubertragungsschicht aufprallseitig, das ist zugleich außenseitig, zu verhauten oder zu beschichten. Das gilt besonders für Stoßstangen aus Beads Sonst können einzelne Beads an der Oberflache erkannt werden. Das Verhauten ist ein weitergehendes Anschmelzen der Oberflache der Kraftubertragungsschicht Dabei entsteht ein einheitliches Oberflachenbild. 5 Durch Auflamimeren bzw Aufschweißen einer Folie kann der gleiche optische Erfolg erreicht werden Das Auflaminieren bzw Aufschweißen einer Folie hat darüber hinaus den Vorteil, daß eine für ein spateres Aufbringen von Lack besonders geeignete Folie verwendet werden kann Auch die Folie kann mit Mikrowelle verschweißt werden
Vorzugsweise wird für alle Schichten und für die Folie das gleiche Material verwendet, so daß die Stoßstange bzw. der Stoßdampfer als einstofflich zu bezeichnen ist Das hat große Verarbeitungs- und Entsorgungsvorteile
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig 1 zeigt eine Stoßstange für einen Pkw Die Stoßstange besitzt eine außenseitige und aufprallseitige Kraftubertragungsschicht 1 aus KunststofFschaum, die außen m nicht dargestellter Form mit einer Folie beschichtet ist Ferner gehört zur Stoßstange eine Verformungsschicht 2 aus KunststofFschaum Wahrend der KunststofFschaum der Schicht 2 ein Raumgewicht von 30 kg pro Kubikmeter aufweist, besitzt der KunststofFschaum der Schicht 1 ein Raumgewicht von 200 kg pro Kubikmeter. Beide Schaume sind Polypropylenschaume
Die Kunststoffschaumschichten 1 und 2 sind im Ausführungsbeispiel separat in Formteilautomaten aus Ku ststofFschaum-Beads hergestellt worden Ausgangswerkstoffe sind Schrumpelbeads. Die Schrumpelbeads sind aus normalen, durch Extrusion und Granu erung entstanden Beads erzeugt worden. Dazu sind die Beads in einem Wasserbad warmebehandelt worden. Durch die Erwärmung sind die den Beads enthaltenen Treibmittel schneller aus den Beads herausdiffundiert als Luft nachstromen kann Der Luftdruck hat die Beadswandungen eingedrückt, so daß die Beads an der Oberflache Einfaltungen erfahren
Die Schrumpelbeads sind extrem klemvolumig Bei der Herstellung der Schichten 1 und 2 sind soviel Beads in den Formhohlraum eingefüllt worden, daß das Gewicht der Beadsfüllung gleich dem gewünschten spateren Raumgewicht ist
Die Beads werden durch Mikrowellen miteinander verschweißt Dazu werden die Beads vor dem Einfüllen in den Formteilautomaten mit oberflachenentspanntem Wasser benetzt Zur
Oberflachenentspannung ist das Wasser mit Haushalts-Spulmittel versetzt worden In der Form werden die Beads den Mikrowellen ausgesetzt, bis das sich erwärmende Wasser verdampft ist und sich bei etwa entsprechendem Druck die gewünschte Temperatur einstellt. Bei Polypropylen können das 6 bis 7,5 bar eine Temperatur von 160 bis 175 Grad Celsius sein. Druck und Temperatur werden solange gehalten, bis die Beads an ihrer Oberfläche miteinander verschweißt sind.
Beide Schichten werden nach ihrer Herstellung mittels Mikrowellen miteinander verschweißt. Dazu werden die Schweißflächen wiederum mit Kohlenstaub als aktivem Material bestäubt und anschließend den Mikrowellen ausgesetzt.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Stoßstange für einen Personenkraftwagen mit einer Kraftubertragungsschicht 3 und einer Verformungsschicht 4. Beide Schichten 3 und 4 unterscheiden sich dadurch, daß sie ineinandergreifen. Im Ausführungsbeispiel ist eine
Verzahnung vorgesehen.
An der Innenseite der Stoßstange, d.h. an der Schicht 4, sind nicht dargestellte Anschlüsse zur
Befestigung vorgesehen. Dabei handelt es sich um ansgeschweißte Bleche mit
Gewindebohrungen. Zum Anschweißen sind die Bleche mit verschweißfähigem
Kunststofrmaterial beschichtet/kaschiert. Alternativ können die Anschlüsse auch angeklebt werden.
Wahlweise sind die Stoßstangen an die Karosserie angeklebt.
In anderen Ausfuhrungsbeispielen sind die Anschlüsse eingeformt oder ist an der Stoßstange eine Ausformung oder Einformung vorgesehen. In die Einformung kann ein Karosserieteil eindringen bzw. die Stoßstange kann auf korrespondierende vorragende Teile der Karosserie aufgesteckt werden. Umgekehrt kann die Stoßstange mit einer Ausformung versehen sein und mit einer Einwartswölbung der Karosserie zusammenwirken. Die Steckverbindung kann ausreichen, um die Stoßstange zu befestigen. In anderen Ausführungsbeispielen ist die
Stoßstange bei dieser Art der Befestigung zusätlich durch Verschraubung oder Verklebung oder durch ergänzende mechanische Klemmung gesichert. Die mechanische Klemmung kann durch Verspannung auseinander stehender Karosserieteile erfolgen, wenn diese Karosserieteile eine Ausformung der Stoßstange umschließen. In anderen Ausführungsbeispielen mit Karosserieteilen, die in eine Einwartswölbung der Stoßstange greifen, können die Karosserieteile z.B. mit Schrauben, Keilen und dergleichen auseinander gedrückt werden.
Nach den Fig. 3 bis 7 sind anstelle der Zähne andere Elemente vorgesehen. Nach Fig. 3 haben die Elemente eine zylindrische Form 5, nach Fig. 4 eine Pyramidenform 6, nach Fig. 5 eine Keilform 7, nach Fig. 6 eine Kegelform 8 und nach Fig. 7 eine Quaderform 9. Die Elemente 5 bis 9 können in unterschiedlicher Form oder in gleicher Form nebeneinander angeordnet in die Kraftubertragungsschicht greifen. Dabei sind die Elemente 5 bis 9 entweder rückseitig über einen Materialstreifen miteinander verbunden oder sitzen die Elemente 5 bis 9 separat nebeneinander.

Claims

Patentansprüche
1. Stoßdampfer für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Stoßstangen/Stoßfanger und zumindest teilweise bestehend aus Kunststoff, gekennzeichnet durch eine Verformungsschicht (2,4) aus KunststofFschaum geringen Raumgewichtes und eine aufprallseitig angeordnete, nachgiebige Kraftubertragungsschicht (1,3), wobei der Verformungsweg der Verformungsschicht (2,4) mindestens ausreicht, um das Kraftfahrzeug aus einer Geschwindigkeit von 5 km pro Stunde ungebremst zum Stillstand zu bringen und wobei die Rückstellkraft der Kraftubertragungsschicht (1,3) groß genug ist, um in die Ausgangsform zurückzufinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsschicht (2,4) sich zumindest teilweise hinter und/oder in der Kraftubertragungsschicht (1,3) erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftubertragungsschicht (1,3) aus KunststofFschaum hoher Festigkeit besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der KunststofFschaum der Kraftubertragungsschicht (1,3) außen verhautet und/oder beschichtet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schichten (1,2,3,4) in die andere greift.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verformungsschicht aus Elementen (5,6,7,8,9) zusammensetzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente keilförmig und/oder zylindrisch und/oder quaderf rmig und/oder kegelförmig und/oder pyramidenförmig ausgebildet sind
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schichten (1,2,3,4) miteinander verklebt oder verschweißt oder versintert sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schichten (1,2,3,4) aus Kunststoffschaum-Beads besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschaum-Beads mit Heißdampf oder Mikrowellen verschweißt/versintert werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch Beads mit einem Raumgewicht von 10 bis 49 kg pro Kubikmeter für die Verformungsschicht (2,4) und/oder Beads mit einem Raumgewicht von mindestens 151 kg pro Kubikmeter für die Kraftubertragungsschicht (1,3).
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, gekennzeichnet durch eine außenseitig aufgeschweißte Kunststoff-Folie.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polypropylen und/oder Polyethylen und/oder Polystyrol und/oder einem Kunststoff mit Bestandteilen davon.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Einstofflichkeit.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch Wandstärken der Kraftubertragungsschicht (1,3) von 25 mm und weniger.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch Wandstarken der Verformungsschicht bis 2OO mm.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Montage des
Stoßdämpfers durch unmittelbares Ankleben an der Karosserie oder mittels angeklebter oder angeschweißter und/oder eingeformter Anschlüsse oder mittels Einformungen oder Ausformungen erfolgen, wobei die Stoßdampferverformung mit entsprechenden Verformungen der Karosserie korrespondieren.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet, durch Aufstecken der Stoßstange auf Ausformungen der Karosserie oder Einstecken der Stoßstange in die Karosserie.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch zusätzliche Sicherung der Stoßstange mittels Klebung oder weitere Klemmung.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine Mikrowellenverschweißung/Sinterung der Beads mit Glycerin und/oder Glykol und/oder Methylzellulose und/oder mit gefrorenem Wasser und/oder in dickerer Beschichtung der Schweißflächen/Sinterflächen.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch die Verwendung von Beads, ganz oder teilweise aus Polypropylen, und eine Heißdampfverschweißung bei einer Heißdampftemperatur von mindestens 160 Grad Celsius und einem Heißdampfdruck von mindestens 6 bar.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Heißdampftemperatur von etwa 175 Grad Celsius.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch die Verwendung von Beads mit einem Durchmesser von 1 bis 6 mm.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch die Verwendung von vorgeschäumten Beads für die Verformungsschicht und nicht vorgeschäumten Beads für die Kraftubertragungsschicht.
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