DE2509265A1

DE2509265A1 - Energieabsorbierender zusammengesetzter stossfaenger

Info

Publication number: DE2509265A1
Application number: DE19752509265
Authority: DE
Inventors: Marcel Goupy; Pierre Roubinet
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1975-03-04
Publication date: 1975-09-18
Also published as: AU477181B2; AU7877075A; TR18677A; BE826081A; IT1030268B; US4029350A; JPS50134595U; JPS5751154Y2; CA1014579A; GB1501649A; DE2509265C2; FR2288648A1; FR2288648B1

Description

PATENTANWÄLTE 69 Au₉sburg 22, den 3-3· 1975

doling. G.LIEBAU

Ihr Zeichen

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT 8/10 Avenue Emile Zola Boulogne-Billancourt (Seine) Frankreich

und

AUTOMOBILES PEUGEOT 75 Avenue de la Grande Arme'e Paris / Frankreich

Energieabsorbierender zusammengesetzter Stoßfänger

Die Erfindung betrifft einen energieabsorbierenden Stoßfänger für Kraftfahrzeuge.

Es wurden bereits zahlreiche Anordnungen zur Herstellung von Stoßfängern für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, welche die .^ Energie im Augenblick der Kollision absorbieren Jc^nnen Xind

Telefon (0821) 93077 Telegr.-Adr.: ELPATENT — Augsburg Postscheckkcm'o München 36510-809 Deutsche Bat^A&kostbOia X(K=WrTOe^

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die Anmelderinnen haben insbesondere die Vorteile dargelegt, welche durch gewölbte Profile erhalten werden, die durch einen Ziehvorgang von Glasstapelfaserlunten oder mindestens eines Bandes hergestellt werden, die mit einem hitzehärtbaren Harz imprägniert sind (französische Patentanmeldung No, 73/46 906 vom 28. Dezember 1973).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zusammengesetzten Stoßfänger herzustellen, der durch die Kombination der drei folgenden Arten von funktioneilen Elementen gebildet wird:

- ein energieabsorbierendes Profil;

- einen verformbaren Teil, der aus mindestens zwei Energieaufnehmern besteht, welche zwischen dem Profil und der Karosserie des Fahrzeugs angeordnet sind und auf welchen das Profil wie ein Träger auf Stützen aufruht;

- einen dehnbaren Mantel, der alle oder einen Teil der vorgenannten Elemente verkleidet und gegebenenfalls gewisse funktioneile Vorrichtungen verkleidet, wie Rückstrahler, Lichtsignale, Belüftungsflächen, Kennzeichenschxlder u, dgl,

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend anhand beispielsweiser Ausführungsformen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig# 1 eine Ansicht im Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßfängers;

Fig» 2 eine schaubildliche Ansicht, teilweise weggebrochen, des gleichenStoßfängers;

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Fig, 3,4 und 5 verschiedene Querschnittsformen der Zellen der Energieaufnehmer;

Fig, 6, 7, 8 die Energieaufnahmekennlinien verschiedener Arten von Stoßfängern;

Fig. 9 eine Ausführungsform der Kontaktfläche eines erfindungsgemäßen Energieaufnehmers und des Stoßfängers;

Fig, 10-13 Ansichten im Längsschnitt verschiedener erfindurjsgemäßer Energieaufnehmer;

Fig, 14 und 15 je eine Schnittansicht der Gesamtheit des Stoßfängers und seiner Ummantelung,

In Fig, 1 und 2 lassen sich das Profil 1, die Energieaufnehmer 2 und die Ummantelung 3 erkennen.

Da das Profil von dar in der vorgenannten Patentanmeldung beschriebenen Art ist, werden nur die Energieaufnehmer und die Ummantelung nachstehend näher beschrieben.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Energieaufnehmer durch die Nebeneinanderanordnung einer bestimmten Anzahl von geraden Einzelprismen mit Wänden von geringer Dicke gebildet, die aus thermoplastischen Harzen oder aus thermoplastischen bzw, hitzehärtbaren Elastomeren preßgeformt sind. Der Querschnitt kann verschiedene Arten von ähnlichen oder kombinierten Profilen aufweisen, beispielsweise sechseckig sein, wie in Fig, 3 dargestellt, oder rautenförmig, wie in Fig, 4 gezeigt oder die Form von Grundkreisen, die durch Zwischenwände mitein-

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ander verbunden sind, wie in Fig» 5 dargestellt.

Wenn die Energieaufnehmer Kompressionskräften ausgesetzt werden, läßt sich auf dem Schaubild der Kräfte in Abhängigkeit von der Eindringtiefe (Fig. 6) das Auftreten eines Kraftgipfels 4, der dem Beginn des Abknickens der Wände entspricht, und dann ein Verlauf der Kraft 5 feststellen, der durch aufeinanderfolgende Wellungen gekennzeichnet ist.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht in der Vermeidung eines solchen Kraftgipfels, der den Wirkungsgrad des Diagramms herabsetzt, welcher durch das Verhältnis der tatsächlich geleisteten Arbeit zu der bestimmt wird, die dem Produkt der maximalen Kraft und der Gesamteindringtiefe entspricht, Ausserdem kann ein Kraftgipfel, wenn er auch nur zeitweilig ist, dann störend sein, wenn er die Gefahr von örtlichen Verformungen der Zonen der Kraftfahrzeugkarosserie herbeiführt, gegen welche sich die Energieaufnehmer abstützen.

Die Unterdrückung des Kraftgipfels wird dadurch erhalten, daß das Profil der Abstützfläche der Energieaufnehmer mit Bezug auf dasjenige der Fahrzeugkarosserie oder des energieabsorbierenden Profilstücks verändert wird derart, daß alle Zwischenwände zu Beginn des Eindringvorgangs nicht gleichzeitig betroffen werden.

Es ist daher für notwendig befunden worden, daß zuerst nur ein Drittel oder die Hälfte der Kontaktfläche zwischen dem Profilstück 1 oder der Karosserie während der ersten Millimeter des Eindringvorgangs zu Beginn eines Stoßes betroffen wird und die ganze Fläche erst nach dem Eindringen betroffen wird, welches dem ohne diese Anordnung erhaltenen Kraftgipfeis entspricht,

Fig. 6, 7, 8, 9 erläutern diesen. Und Fig. 6 zeigt das Dia-

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gramm der Kraft in Abhängigkeit von der Eindringtiefe, welche durch die Kompression einer Reihe von geraden Prismen von beispielsweise sechseckigem Querschnitt und parallelen Flächen erhalten wird. Wie ersichtlich, steigt die Kraft bis zum Punkt 4- an und fällt dann beim Abknicken der Wände ab, worauf sie, wie bereits erwähnt, einen wellenförmigen Verlauf nimmt, wie bei 5 gezeigt.

Fig. 7 stellt für das gleiche Stück das Diagramm dar, das erhalten wird, wenn zumindest eine der Flächen des Energieaufnehmers so profiliert worden ist, daß die Anlageflächen einen Verlauf nach einem Gesetz haben, das in Fig. 8 dargestellt ist, gemäß welchem nur für eine Eindringtiefe, die derjenigen des Gipfels M- von Fig, 6 entspricht, die Gesamtoberfläche des Energieaufnehmers betroffen zu werden beginnt.

In Fig. 7 läßt sich daher die Unterdrückung des Kraftgipfels und die Bildung von Wellungen 6 feststellen.

In Fig. 9 ist beispielsweise ein Profil 7 dargestellt, welches es ermöglicht, diesem Eindringgesetz Rechnung zu tragen, in welcher ersichtlich ist, daß nur ein Bruchteil der Vorderfläche des Energieaufnehmers sich mit dem Stoßfänger in Kontakt befindet.

Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß eine Zwischenwand 20 in dem prismatischen Profil senkrecht zu den Wänden angeordnet werden kann, die besonders wirksam ist, wenn Energieaufnehmer von großer Höhe gewählt worden sind, um große Eindringhübe zu ermöglichen (Fig. 10). Es wurde in der Tat festgestellt, daß zwei Energieaufnehmer von geringer Höhe, von denen jeder eine Trennwand 20 an seiner Basis aufweist, einen besseren Wirkungsgrad ergeben, wenn sie hintereinander angeordnet sind (Fig. 11) als

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ein einziger Energieaufnehmer von gleichwertiger Höhe, der an seiner Basis mit einer Trennwand versehen ist (Fig. 10). Die gleiche Knft kann durch einen Energieaufnehmer von äquivalenter Höhe, jedoch mit einer Zwischenwand (Fig. 12) erzielt werden. Da die Energieaufnehmer im Spritzgußver,-fahren hergestellt werden können, ist es möglich, diese Trennwand in der gewünschten Höhe vorzusehen und gegebenenfalls ihr Profil zu entwickeln (Fig. 13).

Es wurde festgestellt, daß die Trennwand vorzugsweise eine besonders vorteilhafte Wirkung hat, wenn sie jedes Element mit Proportionen unterteilt, das ein Verhältnis ergibt, das zwischen ^/10 und 7/10 liegt und ermöglicht, bestimmte Teile der Seitenwände, die in Fig. 12 mit 8 und in Fig. 13 mit 9 bezeichnet sind, wegzulassen.

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Energieaufnehmer ist es zweckmässig, den für diese zu verwendenden Kunststoff bzw. das Elastomere unter den verschiedenen thermoplastischen Stoffen, welche geeignete physikalische Eigenschaften aufweisen, beispielsweise Polyäthylen, Polyurethan, ein Thermoplast, thermoplastische Elastomere u. dgl. j es ist jedoch, vorteilhaft, die Energieaufnehmer aus einem Material herzustellen, dessen Zugelastxzitätsmodul sich in Abhängigkeit von der Temperatur wenig verändert, damit die Veränderung des scheinbaren Kompressionsmoduls sich am Stück in Abhängigkeit von der Temperatur für sich selbst wenig verändert.

Da beispielsweise das anfängliche Zugelastxzitätsmodul bei der Umgebungstemperatur der gewählten Materialien vorzugsweise zwischen 1000 und 2000 kp/cm liegen kann, wurde festgestellt» daß thermoplastische Polyester wegen ihrer geringen Veränderung zwischen - Η0° und +60° von besonderem Interesse sind. So können im Handel unter der Bezeichnung HYTREL HO55 der Soci^te" DU PONT DE NEMOURS mit einem Zugmodul von

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500 kp/cm² und HYTREL 5550 mit einem Modul von 2100 kp/cm² erhältlichen Produkte in Anteilen von 70-30 Ms 30 gemischt werden, um Zugmodulwerte von 750 kp/cm bis 1350 kp/cm² zu erzielen. Für ein Gemisch aus ^O % HYTREL 4055 und 60 % HYTREL 5550 läßt sich am Stück feststellen, daß der scheinbare Kompressionsmodul bei Umgebungstemperatur von 60 % bis -10 % zunimmt, während unter den gleichen Bedingungen bei einem aus Polyäthylen von geringer Dichte geformtenStück im wesentlichen das Dreifache erhalten wird.

Ausserdem können hitzehärtbare Elastomere verwendet werden, wenn ihr niedrigerer Anfangsmodul durch erhöhte Dicke der Trennwände kompensiert wird, wobei jedoch das Basiselastomere aus den Produktfamilien ausgewählt wird, die eine geringe Änderung ihres Zugmoduls in Abhängigkeit von der Temperatur zeigen.

Zu diesen gehören u.a. Natur-Kautschuk, Polyisoprene, Polybutadiene, Kautschuk vom Typ der Äthylen-Propylen-Dienmonomeren gemischt mit ölen, die wegen ihrer geringen Veränderung in der Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur ge~ wählt werden, und Silicon-Elastomere.

Was die dehnbare Ummantelung betrifft, so können verschiedene Herstellungsarten für seine Formgebung aus einem Ausgangsmaterial vorgesehen werden, das unter den vernetzbaren oder vulkanisierbaren Elastomeren (Polyurethan, Natur-Kautschuk oder synthetischer Kautschuk) ausgewählt wird, oder aus thermoplastischen und spritzfähigen Materialien (Polyolefine, Polyurethan, Verbindungen auf Basis von Äthylen, Vinylacetat, Polyvinylchlorid u, dgl,).

Die dehnbare Ummantelung 19 ist, wie Fig. V\ und 15 zeigen, so geformt, daß eine Ausnehmung 10 vorhanden ist und der

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obere Teil des energieabsorbierenden Profilstücks 11 elastisch gehalten wird, wobei sie jedoch unter Beibehaltung ihrer verschiedenen Funktionen an ihrer Aussenflache ganz oder teilweise stilisiert werden kann, wie bei 12 gezeigt.

Im besonderen ist bei einer bevorzugten Ausführungsform (Fig, 14) gleichzeitig die Formgebung von Beschaufelungen 13 vorgesehen, welche die Belüftung des Motors ermöglichen, und sind Ausnehmungen 14 (Fig. 15) für die verschiedenen Leuchten, Signale, Rückstrahler u. dgl. vorgesehen, jedoch unter Beibehaltung der Gestaltung der Karosserie an ihrem unteren Teil 15 in aerodynamisch und ästhetisch günstiger Form, wobei ferner ein Stoßfänger-"Strand" 16 am oberen Teil ausgebildet werden kann, der sich gegen die Karosserie 17 abstützen und sich bei einer Eintiefung des Stoßfängers verformen kann, ohne zur Verformung der Karosserie ausreichende Kräfte zu übertragen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche :

1» Energieabsorbierender zusammengesetzter Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet in Kombination durch: ein energieabsorbierendes Profilstück (1), einen verformbaren Teil, der aus mindestens zwei Energieaufnehmern besteht, die zwischen dem Profilstück (1) und der Karosserie (17) des Fahrzeugs angeordnet sind und auf welchen sich das Profilstück abstützt, wie ein Träger auf Stützen, eine dehnbare Ummantelung, welche die vorgenannten Elemente ganz oder teilweise verkleidet und gegebenenfalls bestimmte Vorrichtungen umfaßt, die funktionall sein können, wie Rückstrahler, Signalleuchten, Belüftungsbeschaufelungen, Kennzeichenschilder ud.dgl..

2, Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der energieabsorbierende verformbare Teil durch mindestens zwei Elemente gebildet wird, welche durch die Nebeneinanderanordnung von geraden Einzelprismen auf mehrere Dicken geformt sind.

3, Stoßfänger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Vorder- und Rückflächen des energieabsorbierenden Elements mit einem Bruchteil ihrer Oberfläche, der etwa 30 - 50 % beträgt, mit Bezug auf die restliche Oberfläche in Kontakt mit dem Wider-

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Standsprofil oder der Karosserie des Kraftfahrzeugs zurückgesetzt ist.

Stoßfänger nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Einzelprismen eine Trennwand (20) aufweisen, die zur Längsachse des Prismas senkrecht ist.

5, Stoßfänger nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trennwand (20) an einem der Enden des Prismas befindet.

6, Stoßfänger nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn- bzw. Zwischenwand sich im Inneren des geraden Prismas befindet und dieses in zwei Teile vorteilhaft mit einem Verhältnis unterteilt, das zwischen 4/10 und 7/10 liegt.

7, Stoßfänger nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der energieabsorbierende Teil durch einen Kunststoff gebildet wird, dessen Zugelastizitätsmodul und Kompressionsmodul sich mit der Temperatur wenig verändert, wie bei den thermoplastischen Polyestern.

8. Stoßfänger nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das für den Energieaufnehmer verwendete Material ein hitzehärtbares Elastomer ist, das aus der

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Gruppe ausgewählt ist, die durch Natur-Kautschuk, Polyisopren, Polybutadien, Kautschuk vom Typ Äthylen-Propylen-Dienmonomer gemischt mit Ölen von geringer Veränderung der Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur und Silicon-Elastomeren gebildet wird.

9. Stoßfänger nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die dehnbare Ummantelung drei durch Formgebung auf den anderen Elementen des zusammengesetzten Stoßfängers aus einem Kunststoff erhalten wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die durch Polyurethan, Natur-Kautschuk oder synthetischer Kautschuk, Polyvinylchlorid und Polyolefine gebildet wird.

10» Stoßfänger nach den Ansprüchen 1 - 9., dadurch gekennzeichnet, daß die dehnbare Ummantelung (drei) einen Stoßfänger-"Strand"-Bereich an ihrem oberen Teil, einen Karosseriezugang an ihrem unteren Teil und verschiedene Ausnehmungen zur Befestigung von Zubehörorganen aufweist.

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