DE10234928B4

DE10234928B4 - Stoßdämpfer für ein Zweirad

Info

Publication number: DE10234928B4
Application number: DE10234928A
Authority: DE
Inventors: Toshio Wako Yamagiwa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: US20030057719A1; DE10234928A1; ITTO20020678A0; ITTO20020678A1; US6729451B2

Abstract

Zweirad-Aufprallstoßdämpfer (9), welcher eine Mehrzahl von gestapelten Stoß dämpfenden Elementen (1) aus Kunststoff oder Kunstharz umfasst, von jenen jedes umfasst:
– eine tafelförmige Deckplatte (3) und
– einen Gitterkörper (2) mit einer Mehrzahl von Plattenrippen (2a), deren Dicke von aufprallortnäheren Rippenenden (21) zu aufprallortfernen Rippenenden (22) hin abnimmt und welche integral mit der Deckplatte (3) ausgeformt sind, so dass sie unter Bildung von Gitterzellen einander kreuzend von der Deckplatte (3) in einer Verformungsrichtung abstehen,
wobei die Stoß dämpfenden Elemente (1) orthogonal zur Verformungsrichtung nach außen wegstehende Rippenabschnitte (24) aufweisen, so dass diese in wenigstens einer zur Verformungsrichtung orthogonalen Richtung offene Randgitterzellen (bei 25) bilden, wobei ferner die Deckplatte (3) über ganz außen liegende, in zur Verformungsrichtung orthogonalen Richtungen geschlossene Gitterzellen (So) des Gitterkörpers (2) hinaus überhängt, und wobei die Stoß dämpfenden Elemente (1) derart gestapelt angeordnet sind, dass die Plattenrippen (2a) zwischen ihren jeweiligen aufprallortnäheren und aufprallortferneren...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer bzw. einen Aufprallschutz für ein Zweirad, um einen Fahrer oder Mitfahrer effektiv gegen einen Frontalaufprall eines Zweirads zu schützen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Zweirad, an dessen vorderem Ende ein solcher Aufprallstoßdämpfer montiert ist.
Die Druckschrift DE 196 29 879 A1 offenbart ein Zweirad mit einem als "Deformationselement" bezeichneten Aufprallstoßdämpfer. Über das Deformationselement ist in dieser Druckschrift lediglich ausgesagt, dass es sich über das Vorderrad in einer Höhe über dem Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs erstreckt. Dies soll bewirken, dass sich das Fahrzeug bei einem Frontalaufprall nicht überschlägt. Das Deformationselement befindet sich vor der Lenkeinrichtung. Der Innenaufbau dieses Deformationselements ist in der genannten Druckschrift nicht beschrieben.
Aus der Druckschrift DE 25 09 265 C2 sind Stoßfänger für Kraftfahrzeuge bekannt, genauer Deformationsglieder mit in Umfangsrichtung geschlossenen Gitterzellen im Inneren einer Kfz-Stoßstange. Diese Druckschrift zeigt insbesondere einen Aufprallstoßdämpfer eines Stoßfängers eines Kraftwagens, wobei der Aufprallstoßdämpfer eine Mehrzahl von gestapelten stoßdämpfenden Elementen aus Kunststoff oder Kunstharz umfasst, von welchen jedes umfasst:

– eine tafelförmige Deckplatte und
– einen Gitterkörper mit einer Mehrzahl von Plattenrippen, welche integral mit der Deckplatte ausgeformt sind, wobei die stoßdämpfenden Elemente derart gestapelt angeordnet sein können, dass die Plattenrippen zwischen ihren jeweiligen aufprallortnäheren und aufprallortferneren Enden im montierten Zustand des Aufprallstoßdämpfers entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufen.

Aus der Druckschrift JP-A-8-310321 ist bekannt, dass Plattenrippen eines Aufprallstoßdämpfers in der Richtung vom aufprallortnäheren Rippenende zum aufprallortferneren Rippenende mit abnehmender Dicke ausgebildet sein können.
Zum weiteren Hintergrund des Standes der Technik wird im Folgenden ausgeführt:
In Automobilen werden Innen-Aufprallstoßdämpferverwendet, um Insassen im Falle einer Kollision zu schützen. Beispielsweise sind Innen-Aufprallstoßdämpfer im Inneren von Säulenverkleidungen vorgesehen, um die Köpfe der Insassen zu schützen. Weiterhin sind Innen-Aufprallstoßdämpfer im Inneren der Türrahmen vorgesehen, um Rücken oder Brust der Insassen und dergleichen im Falle einer seitlichen Kollision zu schützen. Als Innen-Aufprallstoßdämpfer bzw. Aufprallschutz war eine Kunststoffrippe in häufiger Verwendung, welche bei verhältnismäßig niedrigen Kosten hergestellt werden kann ( JP-A-8-164810 , JP-A-8-310321 , usw.).
Der Aufprallstoßdämpfer für ein Zweirad muss, verglichen mit einem Innen-Aufprallstoßdämpfer für ein Automobil, eine viel größere Energie absorbieren. Im Falle eines Automobils beträgt die zu absorbierende kinetische Energie Ek = 1/2 mv² beispielsweise 102,1 J, was basierend auf einer Energie bestimmt wird, welche dann erzeugt wird bzw. auftritt, wenn ein Kopf eines Dummys mit einer Masse von 4,54 kg bei der Geschwindigkeit von 15 Meilen pro Stunde (= 6,71 m/s) auftrifft. Dagegen beträgt die zu absorbierende kinetische Energie Ek im Falle eines Zweirads 9646 J, wobei die Fahrzeugmasse 100 kg und die Fahrgeschwindigkeit 50 km/h (= 13,89 m/s) beträgt. Dies bedeutet, dass eine unvergleichlich große Energieabsorption verwirklicht werden muss.
Angenommen, es wird eine Kunststoffrippe für ein Automobil verwendet, so wird an dem Zweirad eine beträchtlich große Fläche benötigt, wenn eine Rippe mit gleichem Absorptionshub daran angewendet wird, da die Höhe der Rippe in der Größenordnung von höchstens 60 mm liegt. Dies ist faktisch unmöglich. Da der Aufprallstoßdämpfer an dem vorderen Ende des Zweirads montiert werden muss, war es unmöglich, dessen Frontbereich zu vergrößern. Nimmt man andererseits an, dass ein Verfahren zur Vergrößerung der Höhe der Kunststoffrippe verwendet wird, könnte die Rippe eine zunehmende Dicke aufweisen, da es aus Fertigungsgründen notwendig ist, einen Freiwinkel vorzusehen. Dies führt zu dem Nachteil, dass eine erzeugte bzw. auftretende Last zunimmt.
Um die zuvor genannten Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stoßdämpfer für ein Zweirad vorzusehen, welcher eine im Falle einer Kollision erzeugte große Energie in effektiver Weise absorbiert und welcher in einfacher Weise an ein Zweirad montiert werden kann.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch einen Zweirad-Aufprallstoßdämpfer mit allen Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß sind Stoß dämpfende Elemente aus Kunststoff oder Kunstharz mit Abschnitten abstehender Rippen, welche an ganz außen liegenden Gitteröffnungen des Gitterkörpers ausgebildet sind, indem einige der einander kreuzend bzw. schneidend angeordneten Plattenrippen nach außen abstehen, wobei die Deckplatte über die ganz außen liegenden Gitteröffnungen des Gitterkörpers hinaus überhängt, derart angeordnet, dass die Richtung der von den proximalen Enden zu den distalen Enden verlaufenden Plattenrippen entlang der Längsrichtung des Zweirads orientiert ist. Ferner sind die Stoß dämpfenden Elemente derart gestapelt, dass die distalen Enden der Plattenrippen gegen die Deckplatte des benachbart dazu anzuordnenden Stoß dämpfenden Elements anliegen. Schließlich sind die Stoß dämpfenden Elemente dann am vorderen Ende des Zweirads montiert.
Der Stoßdämpfer für ein Zweirad gemäß Anspruch 2 ist der in Anspruch 1 genannte, wobei er dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gitteröffnung am Zentrum des Gitterkörpers größer ausgeführt ist als die Gitteröffnungen, welche an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum ausgebildet sind.
Dann, wenn der Gitterkörper, wie bei einer Ausführungsform gemäß Anspruch 1, derart angeordnet ist, dass die Richtung der von dem proximalen, d. h. aufprallortnäheren Ende aus zu dem distalen, d. h. aufprallortferneren Ende hin verlaufenden Plattenrippen entlang der Längsrichtung (Front-Heck-Richtung) des Zweirads orientiert ist, und dann, wenn die Rippen derart gestapelt bzw. geschichtet sind, dass die distalen Enden der Plattenrippen an der obersten Platte (Deckplatte) des Stoßdämpferelements anliegen, welches dazu benachbart anzuordnen ist, und dann, wenn der Aufprallstoßdämpfer am vorderen Ende des Zweirads montiert ist, trägt ein Stapeln von Gitterkörpern dazu bei, einen großen Stoß dämpfenden bzw. Stoß absorbierenden Hub für eine frontale Kollision des Zweirads zu gewährleisten. Dadurch kann, wie gewünscht, ein großer Aufprall absorbiert werden. Da die Stoß dämpfenden Elemente gestapelt sind, kann die Höhe der Plattenrippe in dem Gitterkörper, welche jede Lage bildet, auf einen Wert in der Größenordnung von 60 mm reduziert sein, so dass verhindert wird, dass das proximale Ende der Rippe zu dick ist, und zwar selbst dann, wenn ein Freiwinkel vorgesehen ist. Somit kann der Nachteil, dass die erzeugte bzw. auftretende Last ansteigt, nicht entstehen.
Dann, wenn Stoß dämpfende Elemente aus Kunststoff oder Kunstharz mit abstehenden Rippenabschnitten verwendet werden, welche an ganz außen liegenden Gitteröffnungen des Gitterkörpers ausgebildet sind, indem wenigstens eine der Plattenrippen, welche einander kreuzend bzw. schneidend angeordnet sind, nach außen hin verlängert ist, und wenn die Deckplatte außerhalb der ganz außen liegenden Gitteröffnungen des Gitterkörpers überhängt bzw. diesen umgreift, kann verhindert werden, dass einzelne gestapelte Stoß dämpfende Elemente nicht im Gleichgewicht sind bzw. ungleichmäßig belastet werden, wenn sie einer Aufpralllast unterzogen werden. Die das Stoß dämpfende Element bildenden Plattenrippen werden gleichmäßig als Ganzes zerdrückt, wobei sie geknickt und verformt werden. Dadurch wird die Aufpralllast effektiv absorbiert.
Dann, wenn die Stoßdämpfenden Elemente einschließlich des Gitterkörpers und der damit integral ausgeformten Deckplatte gestapelt sind und wenn jedes der gestapelten, Stoß absorbierenden Elemente einer Aufpralllast ausgesetzt ist, nimmt die Deckplatte als Erstes die Last als Ganzes auf. Die Last wird dann zu jeder Plattenrippe übertragen. Schließlich werden die Plattenrippen kontinuierlich zerdrückt, um die Aufpralllast effektiv zu absorbieren.
Dann, wenn die Gitteröffnung im Zentrum des Gitterkörpers, wie in der Ausführungsform gemäß Anspruch 2, größer als die Gitteröffnung bzw.
Gitteröffnungen ausgebildet ist, welche an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum gelegen ist (sind), ist die Festigkeit des Stoßdämpfers, welcher durch Stapeln der Stoß dämpfenden Elemente gebildet ist, an dem Abschnitt nahe der Mittelachse niedrig. Somit wird es stabil zerdrückt, wenn es einer Aufpralllast ausgesetzt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Es stellt dar:
1 eine perspektivische Ansicht, welche einen an einem Zweirad montierten Stoßdämpfer gemäß einer Ausführungsform des Stoßdämpfers der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine perspektivische Ansicht des den Stoßdämpfer bildenden Stoß dämpfenden Elements,
3 eine perspektivische Ansicht des Stoß dämpfenden Elements von 2, wobei sie einen Teil des Gitterkörpers mit entfernter Deckplatte zeigt,
4 eine vertikale Querschnittsansicht des Stoßdämpfers von 1,
5 eine Draufsicht des Stoß dämpfenden Elements,
6 eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Verriegelungsmechanismus zwischen dem Gitterkörper und der benachbarten Deckplatte,
7 eine perspektivische Ansicht, welche den Verlauf eines Tests an dem Stoßdämpfer zeigt,
8 eine perspektivische Ansicht einer Probe,
9 eine Zeichnung, welche den Verlauf der Stoßabsorption der Probe zeigt,
10 ein Graph von Lasten, welche an der Probe in Bezug auf Zeitpunkte erzeugt werden,
11 eine Zeichnung, welche den Verlauf der Stoßabsorption zeigt,
12 ein Graph, welcher erzeugte Lasten in Bezug auf eine Verlagerung zeigt,
13 eine vergleichende Zeichnung des Stoßdämpfers, sowie
14 eine Zeichnung, welche Nachteile veranschaulicht, die in dem Falle auftraten, dass ein Gitterkörper mit einer Außenumfangswand verwendet wurde.
Im Folgenden wird ein Stoßdämpfer bzw. Aufprallschutz für ein Zweirad der vorliegenden Erfindung (anschließend lediglich einfach als "Stoßdämpfer" bezeichnet) ausführlich beschrieben werden. 1 bis 12 zeigen eine Ausführungsform des Stoßdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung. Die nicht ausgefüllten Pfeile repräsentieren über die Figuren hinweg die Richtung der Aufpralllast.
Der Stoßdämpfer umfasst einen Gitterkörper 2 und eine oberste Platte 3 bzw. Deckplatte 3. Der Stoßdämpfer ist gebildet durch integrales Ausformen dieser beiden durch Spritzgießen oder dergleichen zur Bildung eines Stoß dämpfenden Elements 1 aus Kunststoff oder Kunstharz, und durch Stapeln derselben. Das zur Bildung des Stoß dämpfenden Elements 1 verwendete Kunststoffmaterial umfasst thermoplastischen Kunststoff, wie etwa PP, PPF, ABS, PC/ABS (eine Legierung bzw. Mischung aus Polycarbonat und ABS) und dergleichen. Der Stoßdämpfer in 1 umfasst die Stoß dämpfenden Elemente 1, welche in einer sechslagigen Konstruktion gestapelt, horizontal ausgerichtet und an dem vorderen Ende des Zweirads 9 montiert sind.
Der Gitterkörper 2 ist ein primärer Abschnitt des Stoß dämpfenden Elements 1, welcher gebildet ist durch einander überschneidendes bzw. kreuzendes Anordnen von Plattenrippen 2a, um ein Gitter zu bilden. Der Gitterkörper 2 umfasst eine Mehrzahl von Plattenrippen 2a, welche integral mit der Deckplatte 3 derart ausgebildet sind, dass ihre Dicke von einem proximalen Ende 21 zu einem distalen Ende 22 hin graduell abnimmt und dass sie in Bezug aufeinander sich kreuzend angeordnet sind. Jede Plattenrippe 2a ist an der Deckplatte 3 abstehend vorgesehen.
Der Gitterkörper 2 ist derart ausgebildet, dass er durch eine äußere Kraft, welche im Falle einer Kollision ausgeübt wird, in einfacher Weise geknickt oder verformt werden kann, so dass er eine Stoß absorbierende bzw. Stoß dämpfende Eigenschaft zur Absorption des Aufpralls der Kollision ausübt. Wie in 4 gezeigt ist, ist jede den Gitterkörper 2 aufbauende Plattenrippe 2a verjüngt, und zwar mit einer geringeren Dicke t₁ am distalen Ende 22 verglichen mit einer Dicke t₂ am proximalen Ende 21, so dass die Dicke t des Gitterkörpers 2 allmählich zum distalen Ende 22 hin abnimmt. Wenn eine Aufpralllast ausgeübt wird, schreitet eine Knickung und Verformung allmählich von dem distalen Endabschnitt 22 des Gitterkörpers 2 mit einer niedrigen Festigkeit aus voran, so dass der Aufpralldruck in effektiver Weise aufgenommen wird. Zusätzlich kann die Aufpralllast durch Stapeln der Gitterkörper 2 noch effektiver absorbiert werden. Obwohl vertikale Rippen 2a₁ und seitliche bzw. in Seitenrichtung verlaufende Rippen 2a₂ der ein Gitter bildenden Plattenrippen 2a in dieser Ausführungsform eine gleiche Konfiguration aufweisen, kann die Dicke und dergleichen der vertikalen Rippen 2a₁ und der seitlichen Rippen 2a₂ je nach Bedarf gesondert gewählt sein.
Berücksichtigt man eine effektive Stoßabsorption bzw. Stoßdämpfung, weist die den Gitterkörper 2 bildende Plattenrippe 2a vorzugsweise eine Höhe L in dem Bereich von 30 mm–60 mm, eine Dicke t₁ des distalen Endes 22 in dem Bereich von 0,5 mm–1,0 mm, eine Dicke t₂ des proxima len Endes 21 in dem Bereich von 1,0 mm–2,5 mm auf. Die Abmessungen des Gitterkörpers 2 selbst sind derart, dass die vertikale Abmessung A in der Größenordnung von etwa 140 mm liegt, die seitliche Abmessung B in der Größenordnung von etwa 200 mm liegt, die Höhe, wie oben beschrieben, 30 mm–60 mm beträgt und die Teilungen der die Gitterräume 23 bildenden Plattenrippen 2a in der Größenordnung von 20 mm–30 mm liegen. Die Stoß dämpfenden Elemente 1 sind horizontal zu einer mehrlagigen Konstruktion derart gestapelt, dass die distalen Enden 22 der Plattenrippen 2a an der Deckplatte 3 des Stoß dämpfenden Elements 1 anliegen, welches dazu benachbart angeordnet werden soll. Wie in 1 und 4 gezeigt ist, wird sie an dem vorderen Ende des Zweirads 9 in einem durch eine Abdeckung 5 abgedeckten Zustand montiert.
Der Gitterkörper 2 ist mit abstehenden Rippenabschnitten 24 ausgebildet, welche an ganz außen liegenden Gitteröffnungen So gebildet sind, indem einige der Plattenrippen, welche einander kreuzend angeordnet sind, nach außen verlängert werden (3). Die ganz außen liegenden Gitteröffnungen So des Gitterkörpers bezeichnen die Gitteröffnungen der Gitteröffnungen S an den in 5 mit Punkten gezeigten Positionen.
Beim Bilden des Gitters durch einander kreuzendes Anordnen der Plattenrippen 2a kann der Gitterkörper derart ausgeführt werden, dass alle Plattenrippen 2a zur Bildung der Gitteröffnungen S beitragen, wie in 8(a) gezeigt ist. Daher sind bei dem Gitterkörper der vorliegenden Erfindung diejenigen Plattenrippen 2a, welche den Plattenrippen für die Außenumfangswand 2a₃ entsprechen, die die ganz außen liegenden Gitteröffnungen So in 8(a) bildet, weggelassen. Somit ist keine Gitteröffnung S an den ganz außen liegenden Positionen gebildet, so dass die Außenseite, wie in 8(b) gezeigt ist, in dem offenen Zustand 25 gehalten ist. Von einem anderen Standpunkt aus betrachtet, bilden die Plattenrippen 2a bei den ganz außen liegenden Gitteröffnungen So des Gitterkörpers Abschnitte 24 abstehender Rippen, welche von den Kreuzungen X des Gitters wie ein Doppelkreuz nach außen abstehen. Obwohl die Stoß dämpfenden Elemente 1 gestapelt sind und als ein Stoßdämpfer verwendet werden, sind bei der vorliegenden Erfindung die Plattenrippen 2a₃ für die Außenumfangswand weggelassen bzw. eliminiert, so dass das Stoß dämpfende Element 1 dann stabil zerdrückt werden kann, wenn es einer Aufpralllast ausgesetzt wird. Vom Grundgedanken her ist die vorliegende Erfindung dazu gedacht, dem Stoß dämpfenden Element 1 zu gestatten, dann stabil zerdrückt zu werden, wenn es einer Aufpralllast ausgesetzt ist, indem abstehende Rippenabschnitte 24 vorgesehen sind, welche von den Kreuzungen X von einigen der einander kreuzend angeordneten Plattenrippen 2a an den Gitteröffnungen So an den ganz außen liegenden Positionen des Gitterkörpers nach außen verlaufen.
Wenn beispielsweise die gestapelten, Stoß dämpfenden Elemente 1 mit den Außenumfangswänden 2a₃ der Plattenrippen 2a um die Gitterkörper herum als Stoßdämpfer verwendet werden, absorbieren die Plattenrippen 2a Energie, indem sie durch den Aufprall (14(a)) geknickt und verformt werden. Die ganz außen liegenden Plattenrippen 2a (Außenumfangswände 2a₃ ) können jedoch aus dem darunter positionierten Stoß dämpfenden Element 1 herausbewegt werden, bewegen sich somit nach außen und fallen von diesem ab (14(b)). Jedes Stoß dämpfende Element 1 ist durch Haftmittel oder dergleichen befestigt und kann unter Einfluss eines großen Aufpralls abgetrennt werden. Wenn die Außenumfangswände 2a₃ abgefallen sind, kann das Festigkeitsgleichgewicht gestört sein und es kann schräg zusammengedrückt werden, wodurch die Stabilität erzeugter Lasten gestört wird. Zusätzlich kann die schräge Plattenrippe 2a abspringen. Derartige Nachteile können gelöst werden, indem die Abschnitte 24 abstehender Rippen an den Gitteröffnungen So an den ganz außen liegenden Positionen des Gitterkörpers durch Entfernen der Außenumfangswände 2a₃ ausgebildet werden, so dass der Stoßdämpfer in einem ausgeglichenen Zustand bzw. Gleichgewichtszustand zerdrückt wird und den Aufprall in effektiver Weise absorbiert, und zwar selbst dann, wenn er einem großen Aufprall ausgesetzt ist.
In 8(b) stellen alle vier Gitteröffnungen S die an den ganz außen liegenden Positionen gelegenen Gitteröffnungen So dar. Somit bilden beide der zwei Plattenrippen 2a, welche einander kreuzend angeordnet sind, an der Ecke bzw. am Rand einer jeden Gitteröffnung S die Abschnitte 24 abstehender Rippen. Bei dem Stoß dämpfenden Element 1 der vorliegenden Erfindung, wie es in 3 gezeigt ist, reicht es jedoch aus, dass lediglich eine der zwei Plattenrippen 2a, welche einander an der ganz außen liegenden Gitteröffnung So schneiden, von der Kruezung X absteht, um den Abschnitt 24 abstehender Rippen zu bilden. Tatsächlich ist es nicht notwendig, dass die Abschnitte 24 abstehender Rippen 24, wie oben beschrieben, von jeder ganz außen liegenden Gitteröffnung So abstehen. Selbst dann, wenn einige der Abschnitte 24 abstehender Rippen von den die ganz außen liegenden Gitteröffnungen So bildenden Kreuzungen entfernt sind, wurde kein besonderer Unterschied in der Wirkung der vorliegenden Erfindung beobachtet. Somit ist dies ebenso vom Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst.
Zusätzlich ist bei der vorliegenden Erfindung die am Zentrum des Gitterkörpers 2 gelegene Gitteröffnung S größer ausgeführt als jene, welche an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum gelegen sind. Die vorliegende Erfindung ist ein Stoßdämpfer, welcher übereinander gestapelte, Stoß dämpfende Elemente 1 (Gitterkörper 2) umfasst. Die äußeren Plattenrippen 2a des Gitterkörpers 2 können unter Verformung nach außen entlastet werden. Jenen jedoch, welche nahe des Zentrums des Gitterkörpers 2 gelegen sind, ist ihre Entlastung abgeschnitten. Der Mittenabschnitt des Gitterkörpers 2 ist hart und sein äußerer Abschnitt ist flexibel. Wenn der Gitterkörper 2 zerdrückt wird, indem er gleichmäßig zusammengedrückt wird, tritt dann kein Problem auf, wenn lediglich eine Lage des Stoß dämpfenden Elements 1 zusammengedrückt wird. Im Falle eines in einer mehr lagigen Konstruktion gestapelten Stoß dämpfenden Elements 1 jedoch verbleibt der in der Mittellage angeordnete zentrale Abschnitt (11). Wenn irgendeine der äußeren Plattenrippen 2a vorzeitig zusammengedrückt wird, neigt sich der Gitterkörper 2 üblicherweise zu der zusammengedrückten Plattenrippe hin, und der geneigte Gitterkörper 2 wird durch die vordere und die hintere Plattenrippe 2a aus dem gestapelten Abschnitt herausgedrückt. Die nach außen gesprungene Plattenrippe F kann nicht zusammengedrückt werden, was dazu führt, dass sie keine Energie absorbieren kann (11(a)). Daher ist er derart aufgebaut, dass er stabil zusammengedrückt wird, indem das Zentrum K des Gitterkörpers 2 absichtlich geschwächt wird (11(b)) oder indem die Gitteröffnung S₁ am Zentrum des Gitterkörpers 2 größer als die Gitteröffnungen S ausgeführt wird, welche an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum gelegen ist.
Die Gitteröffnung S₁ am Zentrum des Gitterkörpers 2 größer auszuführen als die an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum gelegene Gitteröffnung S wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Gitterkörper 2, von dem ein Teil der Plattenrippen 2a in dem zentralen Bereich C angeordnet ist, wie in 5(a) und (b) gezeigt, beim Bilden des Gitterkörpers 2 durch einander kreuzendes Anordnen einer Mehrzahl von Plattenrippen 2a ausgedünnt wird, oder dadurch, dass die Teilungen der vertikalen Rippen 2a zum Zentrum des Gitterkörpers 2 hin, wie durch ..., n₃, n₂, n₁ gezeigt, erhöht wird, sowie dadurch, dass die Teilungen der seitlichen Rippen 2a2, wie durch ..., m₃, m₂, m₁ in 5(c) gezeigt, derart erhöht werden, dass die Gitteröffnung S₁ am Zentrum des Gitterkörpers 2 größer wird als die Gitteröffnungen S. welche an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum gelegen sind.
Die Deckplatte 3 ist ein tafelförmiger Körper und integral mit dem Gitterkörper 2 derart ausgebildet, dass die Deckplatte 3 die Öffnungsfläche des Gitters an der durch die Gitterrippen 2a gebildeten proximalen Seite 21 bedeckt. Die Deckplatte 3 bildet das Stoß dämpfende Element 1 integral mit dem Gitterkörper 2, welcher Plattenrippen 2a aufweist, die von der Deckplatte 3 derart abstehen, dass sie in ihrer Dicke t allmählich vom proximalen Ende 21 zum distalen Ende 22 hin abnehmen und dass sie einander kreuzend angeordnet sind. Die Deckplatte 3 ist an dem vorderen Ende 91 des Zweirads montiert, wobei die Deckplatte 3 in die Richtung eines Frontalzusammenstoßes weist und wobei die Gitteröffnungen S des jeweiligen Stoß dämpfenden Elements in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs weisen (4).
Die Deckplatte 3 ist derart bemessen, dass sie außerhalb der ganz außen liegenden Gitteröffnungen So des Gitterkörpers überhängt. Dann, wenn der Stoßdämpfer mit außerhalb der ganz außen liegenden Gitteröffnungen So überhängender Deckplatte 3 einer Aufpralllast ausgesetzt ist, nimmt die Deckplatte 3 zunächst die Last als Ganzes auf. Dann kann die Last zu den jeweiligen Plattenrippen 2a des Gitterkörpers 2 verteilt bzw. gestreut werden. Der Stoßdämpfer der vorliegenden Ausführungsform verläuft von den ganz außen liegenden Gitteröffnungen So aus etwa 30 mm und ist somit größenmäßig so bemessen, wie es in 5(a) gezeigt ist, was der Länge des Abschnitts 24 abstehender Rippen entspricht. Tatsächlich kann die vertikale und die seitliche Länge der Deckplatte 3 derart sein, dass sie außerhalb der distalen Enden der Abschnitte 24 abstehender Rippen um die Abmessungen α und β überhängen, wie in 5(b) gezeigt ist. Die Dicke der Deckplatte 3 muss derart sein, dass sie eine gewisse Steifigkeit aufweist, um den Aufprall in einem gesamten Bereich aufnehmen zu können. In diesem Falle wird eine Deckplatte 3 mit einer Dicke von 2 mm verwendet. Es ist ebenso möglich, sie durch Vorsehen eines Flansches zur Sicherstellung ihrer Steifigkeit je nach Bedarf zu verstärken.
Das Stoß dämpfende Element 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ferner mit einer vertieften Kerbe 20 am proximalen Abschnitt 21 der Kreuzungen X des Gitterkörpers 2 sowie mit kreisförmigen Löchern 30 auf der Seite der Deckplatte 3 an den dazu entsprechenden Positionen versehen, um Aussparungen bzw. Entlastungen zu bilden (2 und 3). Ein Vorsehen von Aussparungen bzw. Entlastungen kann verhindern, dass eine Last zunimmt, welche bei der letzten Stufe erzeugt werden bzw. auftreten soll, während es einer Aufpralllast ausgesetzt wird.
Bei dem Stoßdämpfer der vorliegenden Erfindung sind die Stoß dämpfenden Elemente 1, welche derart angeordnet sind, dass die Richtung der von dem proximalen Ende 21 zum distalen Ende 22 hin verlaufenden Plattenrippen 2a entlang der Längsrichtung (Front-Heck-Richtung) des Zweirads orientiert ist, welche Elemente ferner derart gestapelt sind, dass die distalen Enden 22 der Plattenrippen 2a an der Deckplatte 3 des diesem benachbart anzuordnenden Stoß dämpfenden Elements 1 anliegen und welche Elemente dann am vorderen Ende des Zweirads montiert sind, mit einem Verriegelungsmechanismus versehen, um zu verhindern, dass die gestapelten Stoß dämpfenden Elemente 1 durch eine Aufpralllast versehentlich fehlerhaft ausgerichtet werden. Die vordere Fläche 3a der Deckplatte ist mit einem Wehr bzw. Steg 31 versehen, und der untere Rand der Plattenrippe 2a ist mit einer Kerbe 26 ausgebildet. Wenn die Stoß dämpfenden Elemente 1 gestapelt und zu einem Stoßdämpfer gebildet sind, ist der Steg 31 in die Kerbe 26 des Stoß dämpfenden Elements 1 an der oberen Lage eingepasst (6(a)). Die vordere Fläche 3a der Deckplatte ist mit abstehenden Streifen 32 versehen, welche bei den geeigneten Positionen abstehen. Jeder abstehende Streifen 32 ist mit einem viereckigen Loch 321 und/oder einem runden Loch 322 ausgebildet. Der Gitterkörper 2 ist weiterhin mit abstehenden Klauen 27 und/oder Durchgangslöchern 28 ausgebildet. Wenn die Stoß dämpfenden Elemente 1 gestapelt und zu einem Stoßdämpfer gebildet sind, wird durch Einpassen der abstehenden Klaue 27 in das viereckige Loch 321 (6(b)) sowie durch Einschieben eines Stiftes bzw. Zapfens 6 durch das runde Loch 322 und das Durchgangsloch 328 (6(c)) verhindert, dass die gestapelten, Stoß dämpfenden Elemente 1 fehlerhaft ausgerichtet sind oder werden. Andere Einpass- bzw. Befestigungsmechanismen oder andere Maßnahmen, wie etwa Kleben, Wärmeverschweißen und Aufklipsen, können ohne Verwendung derartiger Verriegelungsmechanismen eingesetzt werden.
Im Folgenden wird der an den Abschnitten 24 mit vorstehenden Rippen ausgeführte Leistungsvergleichstest beschrieben werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung bildeten Stoßdämpfer mit dreilagigem Aufbau unter Verwendung der in 8(a) bzw. 8(b) gezeigten Proben und führten einen Test aus, bei welchem eine Aufpralllast (nicht ausgefüllter Pfeil) wie in 7 gezeigt ausgeübt wird. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Stoßaufnahmeplatte.
Durch eine auf sie ausgeübte Aufpralllast wird die Plattenrippe 2a des Stoßdämpfers zur Absorption der Aufpralllast geknickt und verformt. Die in 8(a) gezeigte Probe konnte aufgrund mangelnder Abstimmung bzw. mangelnden Gleichgewichts oder Symmetrie nicht stabil zerdrückt werden, da die Plattenrippen 2a₃ für die Außenumfangswände leicht gelöst wurden und somit, wie in 9(a) gezeigt, abgefallen sind. Im Gegensatz dazu wurde erkannt, dass die in 8(b) gezeigte Probe stabil zerdrückt wurde, bei welcher die in 8(a) gezeigten, die ganz außen liegenden Gitteröffnungen So bildenden Plattenrippen 2a₃ für die Außenumfangswände weggelassen waren, wie in 9(b) gezeigt ist. Es wurde weiterhin erkannt, dass die Probe selbst dann stabil zusammengedrückt wurde, wenn der Gitterkörper verwendet wurde, von welchem einige der Abschnitte 24 abstehender Rippen an den ganz außen liegenden Gitteröffnungen So weggelassen wurden, falls mehr als vier Gitteröffnungen S vorhanden waren.
10 zeigt Testdaten eines an dem Stoßdämpfer unter Verwendung der Proben von 8(a) und 8(b) erzeugten bzw. auftretenden Beschleunigung G (Schwerkraft) bezogen auf die Zeit. Die in 8(b) gezeigte Probe in einer dreilagigen Ausführung ist die Probe A (vorliegende Erfindung). Die in 8(a) gezeigte Probe in einer dreilagigen Ausführung ist die Probe B.
Ausgehend von dem in 10 gezeigten Graphen ist zu erkennen, dass sich die Probe A, deren Plattenrippen 2a₃ für die Außenumfangswand zur Bildung der ganz außen liegenden Gitteröffnungen SO weggelassen sind, d. h. der mit Abschnitten 24 abstehender Rippen gebildete Gitterkörper (Stoß dämpfendes Element 1) sich in einem näher an dem Idealwert liegenden Zustand befindet. Er ist in der Lage, die Aufpralllast kontinuierlich aufzunehmen, während er die auftretende G stabilisiert.
Im Folgenden wird der Leistungsvergleichstest beschrieben, welcher mit einer am Zentrum des Gitterkörpers gelegenen Gitteröffnung S₁ durchgeführt wurde, die größer war als jene an anderen Abschnitten als dem Zentrum Gelegenen. 12(b) zeigt den Fall, bei welchem ein Teil einer vertikalen Rippe 2a₁ und ein Teil von zwei in Seitenrichtung verlaufenden Rippen 2a₂ wie in der vorliegenden Ausführungsform in dem zentralen Bereich C ausgedünnt sind. 12(a) zeigt den Fall, bei welchem sie nicht ausgedünnt sind. Ohne Ausdünnen wird die aufgenommene Last aufgrund eines Abfallens der Rippe in einem Zustand, in welchem sie bis zu einem gewissen Ausmaß (Punkt W) zusammengedrückt war, herabgesenkt, wie in 12(a) gezeigt ist. Zusätzlich nimmt die aufgenommene Last in der hinteren Hälfte (Punkt Z) um den Betrag zu, welcher der Energie entspricht, die aufgrund des Abfallens der Plattenrippen 2a nicht absorbiert wurde. Im Gegensatz dazu ist die aufgenommene Last bezüglich der Verlagerung bei dem Stoßdämpfer stabil, welcher durch Stapeln der Stoß dämpfenden Elemente 1 gebildet ist, deren Gitteröffnung S₁ am Zentrum des Gitterkörpers größer ausgeführt ist als jene in einem anderen Abschnitt als dem Zentrum Gelegenen, wie in 12(b) gezeigt ist. Somit wird der Aufprall der Kollision gut absorbiert. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, wurde erkannt, dass die erzeugte bzw. aufgenommene Last wie in dem Graphen von 12(b) auch dann stabil ist, wenn ein Stoßdämpfer verwendet wird, welcher durch Stapeln der Stoß dämpfenden Elemente 1 gebildet ist, deren Gitteröffnung S₁ am Zentrum des Gitterkörpers 2 größer ist als jene an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum Gelegenen, wie er in 5(c) gezeigt ist.
Um den Nachteil zu beseitigen, bei welchem die Plattenrippe 2a₃ der Außenumfangswand leicht abfallen kann, ist auch eine solche Gegenmaßnahme denkbar, bei welcher die Gitter-Stoßdämpferelemente 1, deren gesamte Plattenrippen 2a zur Bildung der Gitteröffnungen S beitragen, wie in 8(a) gezeigt, ohne Ausbildung der Abschnitte 24 abstehender Rippen verwendet werden und bei welcher die Stoß dämpfenden Elemente 1 in einer Pyramidenform gestapelt sind, wie in 13(a) gezeigt ist. Wenn jedoch die in ihrer Größe schwankenden Stoß dämpfenden Elemente 1 in einer Pyramidenform gestapelt sind, nimmt die Kontaktfläche bezüglich des Kollisionsobjektes in einem Prozess eines Zerdrückens des Stoß dämpfenden Elements 1 bei Aufnahme einer Aufpralllast zu, was dazu führt, dass eine erzeugte bzw. aufgenommene oder auftretende Last mit nach oben zunehmender Steigung ansteigt, wie in der Figur gezeigt ist. Daher können die Stoß dämpfenden Elemente 1; welche wie in der vorliegenden Erfindung mit den Abschnitten 24 abstehender Rippen ausgebildet sind, in der gleichen Größe gestapelt sein, was eine stabile auftretende bzw. aufgenommene Last erzeugt, und zwar ohne Zunahme in einer aufwärts ansteigenden Art und Weise. Diese weisen weiterhin eine hervorragende Energieabsorptionsfähigkeit auf, wie in dem Graphen von 13(b) gezeigt ist.
Der wie oben beschrieben aufgebaute Stoßdämpfer kann einen Aufprall effektiv absorbieren, da die Stoß dämpfenden Elemente 1 Gitterkörper 2 aufweisen, welche derart gestapelt sind, dass die Richtung der Plattenrippen 2a, welche von den proximalen Enden 21 zu den distalen Enden 22 hin verlaufen, entlang der Längsrichtung des Zweirads 9 orientiert sind und da die Plattenrippen 2a in ihrer Dicke t allmählich von den proximalen Enden 21 zu den distalen Enden 22 derselben abnehmen.
Zusätzlich wird der Aufprall dann, wenn die Stoß dämpfenden Elemente 1 mit Abschnitten 24 abstehender Rippen ausgebildet sind, welche am vorderen Ende des Zweirads 9 gestapelt und montiert sind, in einer wohlausgewogenen, ausgeglichenen Art und Weise aufgenommen. Somit kann die erzeugte Last stabilisiert werden, wodurch die Fähigkeit des Zweirads 9 zur Frontalkollision in zufriedenstellender Weise gezeigt wird. Obwohl der vordere Bereich für ein Zweirad nicht größer ausgeführt werden kann, wurde eine neuer Fußaufnahme durch Sicherstellung eines Raums in der Größenordnung von 360 mm in der Längsrichtung des Fahrzeugs untersucht. Folglich wird das Problem, dass der proximale Abschnitt 21 der Plattenrippe 2a aufgrund eines Freiwinkels, der daran im Falle eines Gitterkörpers 2 in einer einlagigen Konstruktion ausgebildet werden muss, zu dick wird, durch Stapeln der Gitterkörper gelöst. Durch Stapeln der Gitterkörper 2 (Stoß dämpfende Elemente 1) kann ein langer Hub sichergestellt werden. Dadurch kann bis zum letzten Augenblick Energie absorbiert werden, ohne die Dicke der Plattenrippen 2a zu erhöhen. Da der Stoßdämpfer durch Stapeln gleich großer Stoß dämpfender Elemente 1 gebildet sein kann, trägt er zur Reduzierung von Kosten bei.
Falls die Deckplatte 3 vorhanden ist, kann der Aufprall noch effektiver absorbiert werden, da die Deckplatte 3 zunächst die Aufpralllast als Ganzes aufnimmt. Anschließend kann die Last zu den jeweiligen Plattenrippen 2a des Gitterkörpers 2 verteilt werden, um die Plattenrippen 2a einknicken und sich verformen zu lassen.
Indem die Gitteröffnung S₁ im Zentrum des Gitterkörpers 2 größer als die Gitteröffnungen S ausgeführt wird, welche an anderen Abschnitten als dem Zentrum gelegen sind, kann Energie bis zum letzten Augenblick mit einer stabilen auftretenden bzw. aufgenommenen Last selbst dann absorbiert werden, wenn der Stoßdämpfer durch Stapeln der Stoß dämpfenden Elemente 1 zur Absorption von Energie mit einem langen Hub gebildet ist. Die Plattenrippen 2a fallen selbst dann nicht ab, wenn die gestapelten Gitter körper 2 (Stoß dämpfenden Elemente 1) zusammengedrückt werden. Somit können alle Rippen Aufprallenergie effektiv absorbieren.
Wenn Abschnitte 24 abstehender Rippen vorgesehen sind und die Gitteröffnung S₁ am Zentrum größer ausgeführt ist als Gitteröffnungen S, welche an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum gelegen sind, tritt ein Vervielfachungseffekt auf. Somit kann eine große Aufprallenergie auch sanft absorbiert werden. Im Vergleich zu Automobilen kann die kinetische Energie von 9646 J, welche für eine Frontalkollision des Zweirads erforderlich ist und somit eine unvergleichlich hohe Energieabsorption verlangt, in zufriedenstellender Weise absorbiert werden, was sehr effektiv ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zahlreiche Modifikationen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung nach Maßgabe der Zielsetzung und deren Einsatzes ausgeführt werden. Konfigurationen, Abmessungen, Anzahl, Werkstoff und dergleichen des Stoß dämpfenden Elements, des Gitterkörpers 2, der Deckplatte 3 und dergleichen können je nach Einsatzfall geeignet ausgewählt werden. Obwohl in 1 ein Beispiel gezeigt wurde, bei welchem der Stoßdämpfer an einem rollerartigen Zweirad 9 montiert ist, kann es auch an einem Lieferfahrzeug mit zwei Rädern und dergleichen eingesetzt werden.
Wie bis hierher beschrieben wurde, kann der Stoßdämpfer für ein Zweirad gemäß der vorliegenden Erfindung an dem Zweirad montiert sein und übt hervorragende Wirkungen aus, wie etwa dass er in der Lage ist, eine große Energie im Falle einer Kollision in effektiver Weise zu absorbieren. Dies ist für ein Zweirad notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist, einen Stoßdämpfer für ein Zweirad bereitzustellen, welcher eine große Energie in effektiver Weise absorbieren kann, die im Falle einer Kollision auftritt, und welcher in einfacher Weise an dem Zweirad montiert sein kann.
Eine tafelförmige Deckplatte 3 und ein Gitterkörper 2, welcher eine Mehrzahl von Plattenrippen 2a umfasst, die in ihrer Dicke von den proximalen Enden 21 zu den distalen Enden 22 hin abnehmen und welche integral mit der Deckplatte 3 ausgeformt sind, so dass sie daran aufragend abstehen und einander kreuzen, sind vorgesehen. Stoß dämpfende Elemente 1 aus Kunststoff bzw. Kunstharz mit Abschnitten abstehender Rippen, welche an den ganz außen liegenden Gitteröffnungen So des Gitterkörpers 2 ausgebildet sind, indem man einige der Plattenrippen 2a, welche einander kreuzend angeordnet sind, nach außen abstehen lässt und indem man die Deckplatte 3 außerhalb der ganz außen liegenden Gitteröffnungen des Gitterkörpers 2 überhängen lässt, sind derart angeordnet, dass die Richtung der von den proximalen Enden zu den distalen Enden verlaufenden Plattenrippen 2a entlang der Längsrichtung des Zweirads orientiert ist. Sie sind ferner derart gestapelt, dass die distalen Enden 22 der Plattenrippen 2a an der Deckplatte 3a des dazu benachbart anzuordnenden Stoß dämpfenden Elements anliegen. Schließlich sind sie dann am vorderen Ende 91 des Zweirads 9 montiert.

Claims

Zweirad-Aufprallstoßdämpfer (9), welcher eine Mehrzahl von gestapelten Stoß dämpfenden Elementen (1) aus Kunststoff oder Kunstharz umfasst, von jenen jedes umfasst: – eine tafelförmige Deckplatte (3) und – einen Gitterkörper (2) mit einer Mehrzahl von Plattenrippen (2a), deren Dicke von aufprallortnäheren Rippenenden (21) zu aufprallortfernen Rippenenden (22) hin abnimmt und welche integral mit der Deckplatte (3) ausgeformt sind, so dass sie unter Bildung von Gitterzellen einander kreuzend von der Deckplatte (3) in einer Verformungsrichtung abstehen, wobei die Stoß dämpfenden Elemente (1) orthogonal zur Verformungsrichtung nach außen wegstehende Rippenabschnitte (24) aufweisen, so dass diese in wenigstens einer zur Verformungsrichtung orthogonalen Richtung offene Randgitterzellen (bei 25) bilden, wobei ferner die Deckplatte (3) über ganz außen liegende, in zur Verformungsrichtung orthogonalen Richtungen geschlossene Gitterzellen (So) des Gitterkörpers (2) hinaus überhängt, und wobei die Stoß dämpfenden Elemente (1) derart gestapelt angeordnet sind, dass die Plattenrippen (2a) zwischen ihren jeweiligen aufprallortnäheren und aufprallortferneren Enden (21, 22) im am Zweirad montierten Zustand des Stoßdämpfers entlang der Längsrichtung des Zweirads (9) verlaufen, und dass die aufprallortferneren Enden (22) der Plattenrippen (2a) gegen die Deckplatte (3) des benachbart dazu angeordneten Stoß dämpfenden Elements (1) anliegen, wobei der Stapel aus Stoß dämpfenden Elementen (1) zur Anbringung am vorderen Ende des Zweirads (9) ausgebildet ist.
Zweirad-Aufprallstoßdämpfer (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitteröffnung (S₁) am Zentrum des Gitterkörpers (2) größer ausgeführt ist als die Gitteröffnungen (S), welche an einem anderen Abschnitt als dem Zentrum ausgebildet sind.
Zweirad-Aufprallstoßdämpfer (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er sechs Lagen von Stoß dämpfenden Elementen (1) umfasst.
Zweirad-Aufprallstoßdämpfer (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenrippen (2a) eine Höhe (L) von 30 bis 60 mm, eine Dicke (t₁) an ihrem aufprallortferneren Rippenende (22) von 0,5 bis 1,0 mm und eine Dicke (t₂) an ihrem aufprallortnäheren Rippenende (21) von 1,0 bis 2,5 mm aufweisen.