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Die
Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge zur Aufnahme
von Stößen, insbesondere
auf die Front- und/oder die Heckseite eines Kraftfahrzeugs.
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Kraftfahrzeuge
weisen zur Aufnahme von Stößen auf
die Front- und/oder die Heckseite Schutzvorrichtungen mit einem
Querträger
auf, der über
Deformationskörper
mit den Längsträgern verbunden ist.
Im Falle einer Kollision dienen die Deformationskörper dazu,
die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs möglichst gleichmäßig in eine
plastische Materialdeformation sowie in Wärme umzuwandeln. Aufgrund gestiegener
Anforderungen, die insbesondere aus dem Fußgängerschutz resultieren, werden
derartige bekannte Schutzvorrichtungen als ungenügend empfunden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst
einfache Schutzvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die im Falle eines Aufpralls die
Stoßenergie
sowohl bei einer niedrigen Aufprallgeschwindigkeit als auch bei
einer hohen Aufprallgeschwindigkeit wirkungsvoll und gleichmäßig absorbiert.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der
Kern der Erfindung besteht darin, dass zwischen mindestens einem
Querträger
und mindestens einem ersten Längsträger sowie
mindestens einem zweiten Längsträger mindestens
eine Deformationsvorrichtung angeordnet ist. Die Deformationsvorrichtung
weist mindestens einen ersten Deformationskörper und einen zweiten Deformationskörper auf,
wobei der erste Deformationskörper
an dem ersten Längsträger und
der zweite Deformationskörper
an dem zweiten Längsträger befestigt
ist. Die Längsträ ger und
die daran befestigten Deformationskörper bilden sogenannte Lastpfade
aus, die zur Absorption der Stoßenergie bei
Stößen auf
den mindestens einen Querträger
dienen. Um ein Abknicken eines Lastpfades zu verhindern, ist zwischen
dem ersten Deformationskörper und
dem zweiten Deformationskörper
mindestens ein die Deformationskörper
verbindendes Verbindungselement befestigt. Unter Abknicken eines
Lastpfades ist insbesondere das unerwünschte Abknicken eines Deformationskörpers zu
verstehen, was zu einer ineffizienten Absorption der Stoßenergie führt. Durch
das mindestens eine Verbindungselement werden die Lastpfade miteinander
verbunden, sodass die Lastpfade bei einem Aufprall gleichermaßen wirksam
in den Deformationsvorgang einbezogen werden. Die Deformationskörper werden
somit gleichermaßen
wirkungsvoll deformiert, was zu einer gleichmäßigen und wirkungsvollen Absorption
der Stoßenergie
führt.
Die Schutzvorrichtung weist sowohl bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten
als auch bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten ein den gestiegenen
Anforderungen entsprechendes Absorptionsverhalten auf.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Zusätzliche
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
mehrerer Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Schutzvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Deformationsvorrichtung nach 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Schutzvorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Deformationsvorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
und
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Deformationsvorrichtung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein
erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben. Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete
Schutzvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug weist jeweils zwei sich im Wesentlichen entlang
einer Längsrichtung 2 erstreckende,
beabstandet angeordnete erste Längsträger 3 sowie
zweite Längsträger 4 auf.
Jeweils ein erster Längsträger 3 und
ein zweiter Längsträger 4 sind
mit einer Deformationsvorrichtung 5 verbunden, die wiederum
jeweils an einem sich im Wesentlichen quer zu der Längsrichtung 2 erstreckenden
ersten Querträger 6 sowie
einem zweiten Querträger 7 befestigt
ist. Die Schutzvorrichtung 1 ist bezüglich einer zwischen der Fahrer-Seite
und der Beifahrer-Seite
eines Kraftfahrzeugs verlaufenden Symmetrieebene symmetrisch ausgebildet,
wobei 1 die Schutzvorrichtung 1 lediglich auf
einer Seite zeigt.
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Der
erste Längsträger 3 und
der zweite Längsträger 4 sind
entlang einer senkrecht zu der Längsrichtung 2 verlaufenden
Richtung 8 übereinander
und beabstandet angeordnet. Der erste Längsträger 3 und der zweite
Längsträger 4 sind
im Querschnitt rechteckförmig
ausgebildet, vorzugsweise als Hohlkörper. Der zweite Längsträger 4 weist
im Vergleich zu dem ersten Längsträger 3 eine
geringe Querschnittsfläche
auf.
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Die
Deformationsvorrichtung 5 weist einen sich im Wesentlichen
entlang der Längsrichtung 2 erstreckenden
ersten Deformationskörper 9 sowie
einen zweiten Deformationskörper 10 auf,
die entlang der Richtung 8 übereinander und beabstandet
angeordnet sind. Die Deformationskörper 9, 10 weisen
einen Querschnitt in Form eines Vielecks, insbesondere eines Quadrats,
auf und werden aus einteilig miteinander verbundenen Seitenwänden 11 gebildet. Der
erste Deformationskörper 9 weist
eine erste Querschnittsfläche
A1 und der zweite Deformationskörper 10 eine
zweite Querschnittsfläche
A2 auf, wobei das Verhältnis der ersten Querschnittsfläche zu der
zweiten Querschnittsfläche
A1/A2 zwischen 1
und 4, insbesondere zwischen 1,5 und 3,5, und insbesondere zwischen
2 und 3, liegt.
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Zwischen
den sich gegenüberliegenden
Seitenwänden 11 des
ersten und zweiten Deformationskörpers 9, 10 ist
mittig ein einteilig mit den Deformationskörpern 9, 10 ausgebildetes
Verbindungselement 12 angeordnet, das sich vollständig entlang
der Deformationskörper 9, 10 erstreckt.
Das Verbindungselement 12 ist in Form von mehreren Stegen 13 ausgebildet,
die an ihren freien Stegenden 14 durch Stegverbindungen 15 miteinander
verbunden sind. Die Stege 13 erstrecken sich im Wesentlichen entlang
der Richtung 8 und sind entlang der Längsrichtung 2 beabstandet
zueinander angeordnet. Durch die im Wesentlichen entlang der Längsrichtung 2 verlaufenden
Stegverbindungen 15 werden Verbindungselement-Öffnungen 16 begrenzt,
die im Wesentlichen in Form eines Langloches ausgebildet sind.
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Der
erste Deformationskörper 9 und
der zweite Deformationskörper 10 weisen
jeweils eine längsträgerseitige
Stirnwand 17 auf. Die längsträgerseitige
Stirnwand 17 des ersten Deformationskörpers 9 liegt gegen
den ersten Längsträger 3 und
die längsträgerseitige
Stirnwand 17 des zweiten Defor mationskörpers 10 gegen den
zweiten Längsträger 4 an. Die
Deformationskörper 9, 10 sind
mit den Längsträgern 3, 4 verschweißt. Alternativ
können
auch Flansche an den Deformationskörpern 9, 10 und
den Längsträgern 3, 4 vorgesehen
sein, die mittels Schrauben oder Nieten miteinander verbunden sind.
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Die
Deformationsvorrichtung 5 ist vorzugsweise aus Stahl und/oder
Aluminium mehrteilig oder aus Aluminium einteilig stranggepresst.
Alternativ können
die Deformationskörper 9, 10 auch
mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise in Form von zwei Halbschalen,
die miteinander verschweißt
oder formschlüssig
durch Verprägungen
oder Verzahnungen miteinander verbunden sein können. Weiterhin können die
Deformationskörper 9, 10 Verprägungen in Form
von Anfaltsicken aufweisen.
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Bei
den Querträgern 6, 7 handelt
es sich um stranggepresste Hohlprofile mit einem im Wesentlichen
rechteckigen Querschnitt. Die Querträger 6, 7 sind
im Bereich ihrer freien Enden mit der Deformationsvorrichtung 5 verbunden.
Die Deformationsvorrichtung 5 kann senkrecht zu den Querträgern 6, 7 angeordnet
oder unter einem Winkel angestellt sein. Die Querträger 6, 7 weisen
jeweils einen sich im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung 2 erstreckenden äußeren Druckgurt 18 sowie
einen diesem gegenüberliegenden
und im Wesentlichen parallel zu diesem verlaufenden inneren Zuggurt 19 auf.
Der Druckgurt 18 und der Zuggurt 19 sind jeweils
durch einen Obergurt 20 und einen im Wesentlichen parallel
zu diesem verlaufenden Untergurt 21 zu einem einteiligen,
umfangsseitig geschlossenen Hohlprofil verbunden. Die Querträger 6, 7 können prinzipiell
beliebig ausgestaltet sein, insbesondere sind offene oder geschlossene
Systeme mit beliebiger Querschnittsform möglich.
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Der
Obergurt 20 und der Untergurt 21 des ersten Querträgers 6 weisen
entlang der Längsrichtung 2 eine
Abmessung auf, die kleiner ist als die Abmessung des Druckgurtes 18 und
des Zuggurtes 19 entlang der Richtung 8. Der Zuggurt 19 des
ersten Querträgers 6 ist
mit einer querträgerseitigen
Stirnwand 22 des ersten Deformationskörpers 9 verschweißt. Der
zweite Querträger 7 ist
mit seinem Zuggurt 19 in entsprechender Weise mit einer
querträgerseitigen
Stirnwand 22 des zweiten Deformationskörpers 10 verschweißt. Der
Obergurt 20 und der Untergurt 21 des zweiten Querträgers 7 weisen
zu dem ersten Querträger 6 entsprechende
Abmessungen auf. Der Druckgurt 18 und der Zuggurt 19 des zweiten
Querträgers 7 weisen
entlang der Richtung 8 im Vergleich zu dem Obergurt 20 und
dem Untergurt 21 eine geringe Abmessung auf. Die Querschnittsfläche des
ersten Querträgers 6 ist
somit größer als
die Querschnittsfläche
des zweiten Querträgers 7.
Es ist auch möglich,
anderer Profile für
die Querträger 6, 7 zu
verwenden, insbesondere Mehrkammerprofile oder zum Kraftfahrzeug
hin offene Profile. Die Querträger 6, 7 können auch über ihre
Länge leicht
durchgebogen sein. Die Querträger 6, 7 bestehen
vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise der Schutzvorrichtung 1 bei
einem Aufprall beschrieben. Durch den Aufprall wird auf einen der
Querträger 6, 7 oder
auf beide Querträger 6, 7 eine
Kraft entgegen die Längsrichtung 2 ausgeübt, sodass
einer der Querträger 6, 7 oder
beide Querträger 6, 7 in
Richtung der Längsträger 3, 4 bewegt
werden. Die beim Aufprall wirkende Kraft wird über beide Lastpfade abgeführt, sodass
die Stoßenergie
von dem ersten Deformationskörper 9 und
dem zweiten Deformationskörper 10 absorbiert
wird. Durch das steife Verbindungselement 12 wird während des
Aufpralls ein Abknicken der Deformationskörper 9, 10 verhindert
und somit eine gleichmäßige und
wirkungsvolle Absorption der Stoßenergie in den Deformationskörpern 9, 10 erzielt.
Ein Abknicken der Deformationskörper 9, 10 wird
in jedem Fall verhindert.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 ein zweites
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten
dieselben Bezugszeichen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen
Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche,
jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen
mit einem nachgestellten „a". Der wesentliche
Unterschied gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass der zweite Querträger 7a als Kunststoffüberzug ausgebildet
ist. Der Kunststoffüberzug 7a weist
eine Außenwand 23 und
eine Innenwand 24 auf, wobei an der Innenwand 24 ein
halbschalenförmiges
Befestigungselement 25 angeordnet ist. Das Befestigungselement 25 erstreckt
sich im Wesentlichen entlang der Längsrichtung 2 und
ist in den zweiten Deformationskörper 10 eingesteckt
und darin haftschlüssig
oder formschlüssig
befestigt. Die Innenwand 24 liegt im befestigten Zustand
gegen die querträgerseitige
Stirnwand 22 des zweiten Deformationskörpers 10 an. Der Kunststoffüberzug 7a ist
als Sichtschutz, Stoßschutz
sowie als Designelement vorgesehen. Alternativ kann der Kunststoffüberzug 7a auch
vollständig
entfallen. Hinsichtlich der Funktionsweise wird auf die Ausführungen
zum ersten Ausführungsbeispiel
verwiesen.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 ein drittes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten
dieselben Bezugszeichen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen
Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche,
jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen
mit einem nachgestellten „b". Der wesentliche
Unterschied gegenüber dem
ersten Ausführungsbeispiel
besteht in der Ausgestaltung der Deformationsvorrichtung 5b.
Der zweite Deformationskörper 10b weist
einen runden Querschnitt auf. Die Seitenwand 11b des zweiten
Deformationskörpers 10b ist
durch das Verbindungselement 12b mit der Seitenwand 11 des
ersten Deformationskörpers 9 einteilig
verbunden. Das Verbindungselement 12b weist benachbart
zu den längsträgerseitigen
Stirnwänden 17, 17b und
den querträgerseitigen
Stirnwänden 22, 22b jeweils
einen Steg 13b auf, wobei die Stege 13b mittels
Stegverbindungen 15b miteinander verbunden sind. Die Stege 13b und
die Stegverbindungen 15b begrenzen eine Verbindungselement-Öffnung 16b.
Mittig an den Stegen 13b ist jeweils einteilig ein hohlzylinderförmiges,
sich entlang der Längsrichtung 2 erstreckendes
Aufnahmeelement 26 angeformt. Die Aufnahmeelemente 26 bilden
jeweils eine Aufnahme-Öffnung 27 aus,
die zur Aufnahme eines Kabelkanals oder Kabelstrangs dienen. Alternativ
können
die Aufnahmeelemente 26 auch als L-förmige Laschen oder in einer
beliebigen anderen Form ausgebildet sein und zur Aufnahme von Kabelkanälen, Kabelsträngen oder
anderen Anbauteilen dienen.
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Alternativ
zu 4 kann auch der erste Deformationskörper 9 einen
runden Querschnitt und der zweite Deformationskörper 10b einen Querschnitt
in Form eines Vielecks aufweisen. Der erste Deformationskörper 9 und
der zweite Deformationskörper 10b können auch
beide mit einem runden Querschnitt ausgebildet sein. Ein runder
Querschnitt führt
zu einem gleichmäßigerem
Deformationsverhalten. Hinsichtlich der Funktionsweise wird auf
die Ausführungen
zum ersten Ausführungsbeispiel
verwiesen.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 ein viertes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten
dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen
Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche,
jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen
mit einem nachgestellten „c". Der wesentliche
Unterschied gegenüber
dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass das Verbindungselement 12c als Platte
ohne Verbindungselement-Öffnungen
ausgebildet ist. Das plattenförmige
Verbindungselement 12c weist keine Stege 13 und
Verbindungselement-Öffnungen 16 auf, wodurch
die Steifigkeit des Verbindungselements 12c erhöht wird.
Das Aufnahmeelement 26c ist rohrförmig ausgebildet und erstreckt
sich entlang der Längsrichtung 2 vollständig und
mittig durch das Verbindungselement 12c. Das Aufnahmeelement 26c bildet
eine Aufnahme-Öffnung 27c aus,
die zur Aufnahme eines Kabelkanals oder Kabelstranges dient. Durch
die erhöhte
Steifigkeit des Verbindungselements 12c wird das Deformationsverhalten
der Deformationsvorrichtung 5c verbessert. Hinsichtlich
der Funktionsweise wird auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel
verwiesen.