DE102005040405A1

DE102005040405A1 - Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005040405A1
Application number: DE200510040405
Authority: DE
Inventors: Ulf Dewitz; Claudia Fricke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Energieabsorptionseinrichtung, die bei einem Anprall eines Fahrzeuginsassen Anprallenergie absorbiert. Erfindungsgemäß weist die Energieabsorptionseinrichtung (1; 18) mehrere, in Anprallkraftwirkrichtung wenigstens einer Anprallkraftkomponente, insbesondere einer Anprallkraftkomponente, hintereinander liegende Energieabsorptionselemente (2-7; 20-25) auf, die in Abhängigkeit vom Betrag der einwirkenden Anprallkraft für einen stufenweisen Abbau der Anprallenergie, beginnend mit einem ersten Energieabsorptionselement (2; 20) ggf. der Reihe nach unter Energieabsorption verformbar und/oder zerstörbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um im Falle einer Kollision des Fahrzeuges einen optimalen Schutz für den bzw. die Fahrzeuginsassen zur Verfügung stellen zu können, sind in Bereichen, in denen ein durch die Kollisionskräfte verlagerter Fahrzeuginsasse aufschlagen könnte mit einer Energieabsorptionseinrichtung versehen. Ein derartiger, potentieller Aufschlagbereich ist beispielsweise ein Fahrzeugdach-Formhimmel, mit dem der Fahrzeuginsasse bei einem Rollover in Kontakt kommen kann, oder der in Fahrzeughochrichtung gesehen untere Abschnitt einer Instrumententafel, mit dem die Knie des Fahrzeuginsassen bei einem Frontalaufprall in Kontakt kommen können. Um die Energie, die bei derartigen Kontakten auf den Fahrzeuginsassen wirkt, möglichst gering zu halten, sind in diesen potentiellen Aufschlagbereichen beispielsweise Schaummaterialien oder Gitterstrukturen für eine Aufprallenergieabsorption vorgesehen. Neben der Energieabsorptionsfunktion ist aber trotzdem eine gewisse Stabilität und Festigkeit in den potentiellen Aufschlagbereichen für den Dauerbetrieb gefordert, so dass durch die Energieabsorptionseinrichtung diese beiden gegensätzlichen Anforderungen erfüllt werden sollten. Dazu sind oftmals Energieabsorptionseinrichtungen notwendig, die viel Bauraum beanspruchen und teuer in der Herstellung sind. Zudem können solche Energieabsorptionseinrichtungen relativ schwer sein, was insgesamt gesehen ebenfalls nachteilig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, die bei einem einfach und bezüglich des benötigten Bauraumes kleinen Aufbau aufweist, aber insbesondere bei einem Anprall eines Fahrzeuginsassen, gute Energieabsorptionseigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Gemäß Anspruch 1 weist die Energieabsorptionseinrichtung mehrere, in Anprallkraftwirkrichtung wenigstens einer Anprallkraftkomponente, insbesondere einer Hauptkraftkomponente, hintereinander liegende Energieabsorptionselemente auf, die in Abhängigkeit vom Betrag der einwirkenden Anprallkraft bzw. Anprallenergie für einen stufenweisen Abbau der Anprallenergie beginnend mit einem ersten Energieabsorptionselement ggf. der Reihe nach unter Energieabsorption verformbar und/oder zerstörbar sind. Je nach der Größe der durch einen Crash eingeleiteten Energie durch den Körper eines Fahrzeuginsassen z. B. Kopf, Knie, Becken, kann somit mit wenigstens einem der Energieabsorptionselemente ein Energieabbau erzielt werden, wobei die einzelnen Energieabsorptionselemente als Konstruktionselemente so ausgelegt sind, dass jedes kurz vor dem Erreichen der maximal zulässigen Energie z. B. an einer Sollbruchstelle bricht.

Bevorzugt sind die Energieabsorptionselemente in Anprallkraftwirkrichtung gesehen voneinander beabstandet hintereinander angeordnet, wodurch sich ein besonders vorteilhafter stufenweiser Abbau der Anprallenergie ergibt. Nachfolgend wird in Verbindung mit zwei hintereinander angeordneten und als erstes und zweites Energieabsorptionselement bezeichneten Energieabsorptionselementen eine mögliche und bevorzugte Aufprallenergieabbaumöglichkeit beschrieben, die selbstverständlich vom Prinzip her auch auf mehrere hintereinander liegende Energieabsorptionselemente übertragbar ist:
Bei einer anprallbedingten Krafteinwirkung in Anprallkraftwirkrichtung wird nur das erste Energieabsorptionselement mit Anprallkraft beaufschlagt, wobei die Widerstandskraft des ersten Energieabsorptionselementes bis zu einem vorgegebenen, ersten Kraftschwellwert ansteigt. Bei Überschreitung des vorgegebenen, ersten Kraftschwellwertes ist das erste Energieabsorptionselement unter Energieabsorption so verformbar und/oder zerstörbar, dass eine Anlageverbindung zwischen dem ersten Energieabsorptionselement und dem Energieabsorptionselement herstellbar ist, wobei aufgrund der Energieabsorption der einwirkende Kraftwert unter den vorgegebenen, ersten Kraftschwellwert abfällt. Im weiteren Verlauf der anprallbedingten Krafteinwirkung ist das zweite Energieabsorptionselement mittelbar über das erste Energieabsorptionselement mit Anprallkraft beaufschlagbar, wobei die Widerstandskraft des zweiten Energieabsorptionselementes bis zu einem vorgegebenen, zweiten Kraftschwellwert, der vorzugsweise gleich dem ersten Kraftschwellwert ist, ansteigt. Bei Überschreitung des zweiten Kraftschwellwertes ist das zweite Energieabsorptionselement unter Energieabsorption verformbar und/oder abbrechbar.

Der erste und der zweite Kraftschwellwert sind bevorzugt gleich groß, wobei die Kraftschwellwerte so gewählt sind, dass die dadurch für den anprallenden Fahrzeuginsassen entstehenden Belastungen unterhalb vorgegebener Werte liegen und damit eine Schädigung des Fahrzeuginsassen ausgeschlossen werden kann. Insgesamt gesehen wird aufgrund der Hintereinanderanordnung der wenigstens zwei Energieabsorptionselemente die anprallbedingte Krafteinwirkung stufenweise immer am maximal zulässigen Wert, nämlich dem vorgegebenen Kraftschwellwert abgebaut, so dass etwaige für den anprallenden Fahrzeuginsassen schädigende Energiespitzen vermieden werden können. Derartige Energieabsorptionseinrichtungen mit wenigstens zwei hintereinander angeordneten Energieabsorptionselementen können bezüglich des benötigten Bauraumes kleinbauend ausgebildet werden, so dass dadurch mehr Bauraum beispielsweise für benachbarte Bauteile bzw. für designerische Freiheiten zur Verfügung steht.

In einer besonders bevorzugten, konkreten Ausgestaltung kann die Energieabsorptionseinrichtung eine Mehrzahl von Energieabsorptionselementen aufweisen, die alle in Anprallkraftwirkrichtung gesehen jeweils voneinander beabstandet hintereinander als erstes, zweites bis n-tes Energieabsorptionselement angeordnet sind. Z. B. können sechs Energieabsorptionselemente an der Energieabsorptionseinrichtung angeordnet sein, so dass damit bei einer anprallbedingten Krafteinwirkung eine sechsstufige Energieabsorption stattfinden kann, wobei aufgrund der Stufigkeit zu keinem Zeitpunkt der vorgegebene Kraftschwellwert überschritten wird, so dass eine übermäßige bzw. unzulässige Belastung des anprallenden Fahrzeuginsassen ausgeschlossen ist.

In einer weiteren Ausführungsform können die wenigstens zwei Energieabsorptionselemente in Anprallkraftwirkrichtung voneinander beabstandet an einem Energieabsorptionsgrundteil angeordnet sein. Damit ist die Herstellbarkeit der Energieabsorptionseinrichtung, die hier aus den Energieabsorptionselementen und dem Energieabsorptionsgrundteil besteht, vereinfacht, da in nur einem einzigen Arbeitsgang die einstückige Energieabsorptionseinrichtung hergestellt werden kann. Zudem ist die Montage der Energieabsorptionseinrichtung im Fahrzeug aufgrund der Einstückigkeit vereinfacht. Die Auslegung der Energieabsorptionseinrichtung, d. h. wie groß die Anzahl an Energieabsorptionselementen am Energieabsorptionsgrundteil ist, kann in Abhängigkeit des Verbauortes und dort im Kollisionsfall durch einen anprallenden Fahrzeuginsassen zu erwartenden Anprallkraft vorgenommen werden.

In einer Weiterbildung kann an jedem Übergangsbereich zwischen einem Energieabsorptionselement und dem Energieabsorptionsgrundteil eine Sollbruchstelle vorgesehen sein, an der das jeweilige Energieabsorptionselement bei Überschreitung eines vorgegebenen Kraftschwellwertes unter Energieabsorption abbricht. Durch die Ausbildung einer Sollbruchstelle kann exakt und einfach reproduzierbar der vorgegebene Kraftschwellwert in gewünschter Weise eingestellt werden. In einer bevorzugten Ausführung sind die Sollbruchstellen aller Energieabsorptionselemente gleich ausgebildet, so dass jeweils beim gleichen, vorgegebenen Kraftschwellwert das Energieabsorptionselement abbricht. Grundsätzlich können die Sollbruchstellen aber auch unterschiedlich ausgebildet sein, so dass die jeweiligen Energieabsorptionselemente bei unterschiedlich großen Kraftschwellwerten abbrechen, wobei die Auslegung der Sollbruchstellen unter Berücksichtigung des gesamtheitlichen Energieabsorptionsvermögen bzw. des gewünschten Energieabsorptionsverhaltens während des Anpralls eines Fahrzeuginsassen an die Energieabsorptionseinrichtung durchgeführt werden sollte.

In einer konkreten Ausführung können die Energieabsorptionselemente in etwa fingerartig bzw. streifenförmig ausgebildet sein und in etwa um 90° vom Energieabsorptionsgrundteil abragen, um im Wesentlichen senkrecht zur Kraftwirkrichtung zu liegen. Damit wird insgesamt gesehen eine kammartige Geometrie der Energieabsorptionseinrichtung gebildet, wobei das Energieabsorptionsgrundteil die Basis des Kammes und die Energieabsorptionselemente die einzelnen Zinken des Kammes ausbilden. Grundsätzlich können die fingerartigen Energieabsorptionselemente dabei auch abgeplattet sein und z. B. auch unter Ausbildung eines spitzen Winkels vom Energieabsorptionsgrundteil abragen. Damit wird eine insgesamt mehr kiemenartige Geometrie gebildet. Unabhängig von der Ausführung der Energieabsorptionseinrichtung entweder in der Art eines Kammes oder kiemenartig, sind beide Varianten einfach herzustellen und bilden eine funktionssichere Möglichkeit für eine stufenweise Energieabsorption.

Bevorzugt können in einer weiteren Ausführungsform die Energieabsorptionselemente und das Energieabsorptionsgrundteil aus einem Magnesiummaterial, insbesondere einem Magnesiumblech hergestellt sein. Magnesium besitzt die Eigenschaft, bei Belastung eine geringe Dehnung zu zeigen, um aber dann bei Erreichen einer Grenzbelastung spröde zu brechen. Diese Eigenschaft des Magnesiums kann bei der Auslegung der Energieabsorptionselemente vorteilhaft genutzt werden, wobei in Abhängigkeit der Sollbruchstelle die Grenzbelastung, bei der das Magnesium bricht, mit dem vorgegebenen Kraftschwellwert in Einklang zu bringen ist. Somit ist durch die Auslegung der Sollbruchstelle genau bestimmt, bei welchem Energieeintrag, d. h. bei welcher einwirkenden Anprallkraft, das Energieabsorptionselement in gewünschter Weise abbricht. Als vorteilhaftes Herstellungsverfahren für die Energieabsorptionseinrichtung hat sich der Magnesiumguss herausgestellt.

In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung kann die Energieabsorptionseinrichtung eine Führungseinrichtung aufweisen, die so mit den wenigstens zwei Energieabsorptionselementen gekoppelt ist, dass bei einem Abbrechen des ersten Energieabsorptionselementes bei Überschreitung des vorgegebenen Kraftschwellwertes dieses geführt in Richtung zum zweiten Energieabsorptionselement verlagerbar ist.

Damit ist sichergestellt, dass in gewünschter Weise die stufenweise Energieabsorption durch die hintereinander angeordneten Energieabsorptionselemente stattfinden kann. Sind die einzelnen Energieabsorptionselemente unter Ausbildung einer Kammgeometrie an einem Energieabsorptionsgrundteil angeordnet, so kann die Führungseinrichtung in der Art einer im Querschnitt gesehen U-förmigen Schiene ausgebildet sein, die über die einzelnen Klinken des Kammes, die durch die Energieabsorptionselemente gebildet sind, geschoben ist. Durch die geführte Verlagerung nach dem Abbrechen des ersten Energieabsorptionselementes bei Überschreitung des vorgegebenen Kraftschwellwertes in Richtung zum zweiten Energieabsorptionselement wird die für die stufenweise Energieabsorption notwendige Anlageverbindung zwischen dem ersten Energieabsorptionselement und dem zweiten Energieabsorptionselement funktionssicher hergestellt. In einer Weiterbildung kann die Führungseinrichtung wenigstens eine fahrzeugfeste Abstützung aufweisen. Damit ist die Führungseinrichtung bezüglich ihrer Stabilität so ausgebildet, dass bei der anprallbedingten Krafteinwirkung auf die Energieabsorptionseinrichtung nur die Energieabsorptionselemente unter Energieabsorption abbrechen und verlagert werden, die Führungseinrichtung aber aufgrund der fahrzeugfesten Abstützung unverformt bleibt und somit während der gesamten Energieabsorption ihre Führungsfunktion erfüllt. In einer konkreten Ausführung kann das erste Energieabsorptionselement mit einem Anprallflächenbereich zusammenwirken, der im montierten Zustand einem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist. Der Anprallflächenbereich kann bevorzugt durch ein Verkleidungsteils gebildet sein, wie z. B. einen Fahrzeug-Formhimmel oder eine Instrumententafel. Der Anprallflächenbereich kann auch direkt mit dem ersten Energieabsorptionselement verbunden sein, wobei die Ausrichtung der Energieabsorptionseinrichtung vom Anprallflächenbereich aus gesehen in Anprallkraftwirkrichtung erfolgen muss. D. h., dass die einzelnen Energieabsorptionselemente vom Anprallflächenbereich aus in Anprallkraftwirkrichtung hintereinander angeordnet sind.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer Energieabsorptionseinrichtung in einer ersten Ausführungsform in einem Grundzustand,
2 eine schematische Seitenansicht der Energieabsorptionseinrichtung von 1 nach einer anprallbedingten Krafteinwirkung,
3 eine schematische, perspektivische Detailansicht der Energieabsorptionseinrichtung von 1 mit einer Führungseinrichtung,
4 ein schematisches Diagramm der Energieabsorption über der Zeit bei einem Anprall an die Energieabsorptionseinrichtung von 1,
5 eine schematische Seitenansicht einer Energieabsorptionseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform im Grundzustand,
6 eine schematische Ansicht mit Blickrichtung R der Energieabsorptionseinrichtung von 5, und
7 ein schematisches Diagramm der Energieabsorption über der Zeit bei einem Anprall an die Energieabsorptionseinrichtung von 5.
In 1 ist in einer schematischen Seitenansicht eine Energieabsorptionseinrichtung 1 dargestellt, die sechs Energieabsorptionselemente aufweist, die mit dem Bezugszeichen 2 bis 7 durchnummeriert sind. In Anprallkraftwirkrichtung, die mit einem Pfeil 8 in 1 eingezeichnet ist, gesehen sind alle Energieabsorptionselemente 2 bis 7 voneinander beabstandet hintereinander als erstes Energieabsorptionselement 2, zweites Energieabsorptionselement 3 bis sechstes Energieabsorptionselement 7 angeordnet. Zudem sind alle Energieabsorptionselemente 2 bis 7 an einem Energieabsorptionsgrundteil 9 angeordnet, das ortsfest in einem Kraftfahrzeug, in dem die Energieabsorptionseinrichtung 1 als Bestandteil einer Sicherheitseinrichtung angeordnet ist, montiert ist. Die Energieabsorptionselemente 2 bis 7 sind in etwa streifenförmig ausgebildet und ragen unter einem Winkel von 90° Grad vom Energieabsorptionsgrundteil 9 ab, so dass insgesamt eine kammartige Geometrie gebildet ist. In jedem Übergangsbereich zwischen einem Energieabsorptionselement 2 bis 7 und dem Energieabsorptionsgrundteil 9 ist eine Sollbruchstelle 10 vorgesehen. Am ersten Energieabsorptionselement 2 ist zudem ein Anbindungsbereich 11 angeordnet, an den ein hier nicht mit dargestellter Anprallflächenbereich, der beispielsweise durch ein Verkleidungsteil gebildet sein kann, angebunden ist.
Bei einer etwaigen Kollision des Kraftfahrzeuges kann aufgrund der auf ihn einwirkenden Kräfte ein Fahrzeuginsasse auf den Anprallflächenbereich anprallen, der mittels dem Anbindungsbereich 11 mit der Energieabsorptionseinrichtung 1 zusammenwirkt. Dabei entspricht die Hauptanprallrichtung des Fahrzeuginsassen an die Energieabsorptionseinrichtung 1 der Anprallkraftwirkrichtung 8. Aufgrund der anprallbedingten Krafteinwirkung in Anprallkraftwirkrichtung 8 wird das erste Energieabsorptionselement 2 mit Anprallkraft beaufschlagt, wobei die Widerstandskraft des ersten Energieabsorptionselementes 2 bis zu einem vorgegebenen Kraftschwellwert ansteigt. Bei Überschreitung dieses Kraftschwellwertes bricht das erste Energieabsorptionselement 2 unter Energieabsorption an der Sollbruchstelle 10 ab und wird in Richtung zum zweiten Energieabsorptionselement 3 verlagert. Aufgrund der Energieabsorption beim Abbrechen des ersten Energieabsorptionselementes 2 an der Sollbruchstelle 10 fällt der einwirkende Kraftwert unter den vorgegebenen Kraftschwellwert. Durch die Verlagerung des ersten Energieabsorptionselementes 2 wird eine Anlageverbindung zwischen dem ersten Energieabsorptionselement 2 und dem zweiten Energieabsorptionselement 3 hergestellt, so dass nun das zweite Energieabsorptionselement 3 mittelbar über das erste Energieabsorptionselement 2 mit Anprallkraft beaufschlagt wird. Die Widerstandskraft des zweiten Energieabsorptionselementes 3 steigt bis zum vorgegebenen Kraftschwellwert an, wobei bei Überschreitung dieses Kraftschwellwertes das zweite Energieabsorptionselement 3 unter Energieabsorption an der Sollbruchstelle 10 abbricht. Durch diese Energieabsorption fällt ebenfalls wieder der einwirkende Kraftwert unter den vorgegebenen Kraftschwellwert. Je nach Größe der einwirkenden Anprallkraft können der Reihe nach weiter das dritte Energieabsorptionselement 4, das vierte Energieabsorptionselement 5 und so weiter bis zum sechsten Energieabsorptionselement 7 jeweils an den Sollbruchstellen 10 bei Überschreitung des vorgegebenen Kraftschwellwertes unter Energieabsorption abbrechen, so dass insgesamt gesehen eine optimale Energieabsorption ohne eine Überschreitung des vorgegebenen Kraftschwellwertes stattfindet.
Um beim Abbrechen der Energieabsorptionselemente 2 bis 6 eine funktionssichere Verlagerung in Richtung zum nächstbenachbarten Energieabsorptionselement 3 bis 7 sicherzustellen, ist eine Führungseinrichtung 12 vorgesehen, die in 1 nur schematisch mit strichlierten Linien eingezeichnet ist, wobei in Zusammenhang mit 3 die Führungseinrichtung 12 näher erläutert wird.
In 2 ist die Energieabsorptionseinrichtung 1 von 1 schematisch in der Seitenansicht gezeigt, wobei die Energieabsorptionseinrichtung 1 nach einer anprallbedingten Krafteinwirkung gezeigt ist. Aufgrund der anprallbedingten Krafteinwirkung in Anprallkraftwirkrichtung 8 wird bei Überschreitung des vorgegebenen Kraftschwellwertes das erste Energieabsorptionselement 2 an der Sollbruchstelle 10 abgebrochen und mit Hilfe der Führungseinrichtung 12 in Richtung zum zweiten Energieabsorptionselement 3 verlagert, so dass nun das zweite Energieabsorptionselement 3 mit Anprallkraft beaufschlagt ist. Dies bricht bei Überschreitung des vorgegebenen Kraftschwellwertes ebenfalls an der Sollbruchstelle 10 ab und wird wieder mit Hilfe der Führungseinrichtung 12 in Richtung zum dritten Energieabsorptionselement 4 verlagert. Die Verlagerungen des ersten und zweiten Energieabsorptionselementes 2 und 3 sind schematisch mit Pfeilen 13 in 2 eingezeichnet. Ist zu diesem Zeitpunkt aufgrund des zweimaligen Abbrechens der Energieabsorptionselemente 2 und 3 die einwirkende Anprallkraft aufgrund der Energieabsorption bereits soweit abgebaut, dass die nun weiterwirkende Anprallkraft so gering ist, dass keine Überschreitung des Kraftschwellwertes mehr gegeben ist, so ist der in 2 dargestellte Zustand erreicht. Würde weiter eine größere Anprallkraft einwirken, so dass der Kraftschwellwert nochmals überschritten wird, so würde das dritte Energieabsorptionselement 4 an der Sollbruchstelle 10 unter Energieabsorption abbrechen, was bis zu einem gesamtzeitlichen Abbau der einwirkenden Anprallkraft durch die weiteren Energieabsorptionselemente 5 bis 7 fortgeführt werden könnte.
In 3 ist schematisch eine perspektivische Detailansicht der Energieabsorptionseinrichtung 1 gezeigt. Dabei ist die Führungseinrichtung 12 im Bereich des ersten bis vierten Energieabsorptionselementes 2 bis 5 dargestellt. Die Führungseinrichtung 12 ist im Querschnitt gesehen U-förmig ausgebildet und ist im montierten Zustand über die einzelnen, streifenförmigen Energieabsorptionselemente 2 bis 7 aufgesteckt. Die Anprallkraftwirkrichtung 8 verläuft in Richtung der Längserstreckung der Führungseinrichtung 12, so dass beim Abbrechen eines der Energieabsorptionselemente 2 bis 6 eine funktionssichere Verlagerung in Richtung zum nächstbenachbarten Energieabsorptionselement 3 bis 7 stattfindet. Zudem ist die Führungseinrichtung 12 mit einer fahrzeugfesten Abstützung 14 derart stabilisiert, dass auch bei einer anprallbedingten Krafteinwirkung auf die Energieabsorptionseinrichtung 1 eine funktionssichere Führungsfunktion durch die Führungseinrichtung 12 für eine funktionssichere Verlagerung der Energieabsorptionselemente 1 bis 6 stattfinden kann.
In 4 ist ein schematisches Diagramm der Energieabsorption über der Zeit dargestellt. Mit einer horizontalen, strichlierten Linie 15 ist eine maximal zulässige Energie eingezeichnet, wobei die einzelnen, vorgegebenen Kraftschwellwerte der Energieabsorptionselemente 2 bis 7, d. h. bei deren Überschreitung die einzelnen Energieabsorptionselemente 2 bis 7 an der Sollbruchstelle 10 unter Energieabsorption abbrechen, wertmäßig dieser maximal zulässigen Energie angepasst sind. Mit einer dick eingezeichneten Linie 16 ist der Verlauf der Energieabsorption dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass die maximal zulässige Energie 15 nicht überschritten wird, da jeweils bei Erreichen dieses Energiewertes, der dem vorgegebenen Kraftschwellwert entspricht, das jeweilige Energieabsorptionselement 2 bis 7 unter Energieabsorption abbricht, so dass der einwirkende Kraftwert wieder unter den vorgegebenen Kraftschwellwert abfällt. Mit einer dünnen Linie 17 ist der Energieverlauf ohne Energieabsorption mittels der Energieabsorptionseinrichtung 1 dargestellt, wobei hier klar zu sehen ist, dass die maximal zulässige Energie 15 deutlich überschritten wird, so dass die auf den anprallenden Fahrzeuginsassen einwirkende Kraft eine Schädigung desselben hervorrufen kann.
In 5 ist in einer schematischen Seitenansicht eine Energieabsorptionseinrichtung 18 in einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Auch hier sind an einem Energieabsorptionsgrundteil 19 einzelne Energieabsorptionselemente 20 bis 25 in Anprallkraftwirkrichtung 26 gesehen hintereinander und voneinander beabstandet angeordnet. Die einzelnen Energieabsorptionselemente 20 bis 25 sind in etwa plattenförmig ausgebildet und ragen unter Ausbildung eines spitzen Winkels vom Energieabsorptionsgrundteil 19 weg, wie dies auch in 6 in der eine Ansicht mit Blickrichtung R von 5 der Energieabsorptionseinrichtung 18 schematisch gezeigt ist, zu erkennen ist. Damit ist insgesamt gesehen eine kiemenartige Geometrie gebildet. Auch hier weisen die einzelnen Energieabsorptionselemente 20 bis 25 im Übergangsbereich zum Energieabsorptionsgrundteil 19 jeweils eine Sollbruchstelle 27 auf. Zudem ist am ersten Energieabsorptionselement 20 ein Anbindungsbereich 28 angeordnet, der mit einem Verkleidungsteil, der den Anprallflächenbereich ausbildet, verbunden ist. Wie bereits im Zusammenhang mit der Energieabsorptionseinrichtung 1 von 1 ausführlich beschrieben findet auch hier bei einer anprallbedingten Krafteinwirkung in Anprallkraftwirkrichtung 26 zuerst nur eine Beaufschlagung mit Anprallkraft des ersten Energieabsorptionselementes 20 statt. Bei Erreichen des vorgegebenen Kraftschwellwertes bricht dieses an der Sollbruchstelle 27 ab und wird in Anprallkraftwirkrichtung 26 in Richtung zum zweiten Energieabsorptionselement 21 verlagert. Durch das Abbrechen des ersten Energieabsorptionselementes 20 findet eine Energieabsorption statt, so dass der einwirkende Kraftwert unter den vorgegebenen Kraftschwellwert abfällt. Die Widerstandskraft des zweiten Energieabsorptionselementes 21 steigt bis zum vorgegebenen Kraftschwellwert aufgrund der weiter einwirkenden Anprallkraft an, wobei bei Überschreitung des Kraftschwellwertes das zweite Energieabsorptionselement 21 an der Sollbruchstelle 27 unter Energieabsorption abbricht und in Richtung zum dritten Energieabsorptionselement 22 verlagert wird. Eine Führungseinrichtung, mittels der die Verlagerung geführt stattfindet, ist hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit dargestellt.
Wie dem schematischen Diagramm in 7, in dem die Energieabsorption über der Zeit dargestellt ist, zu entnehmen ist, sind die einzelnen Kraftschwellwerte der Energieabsorptionselemente 20 bis 25 hier unterschiedlich mit abnehmenden Werten ausgebildet, d. h., dass z. B. das dritte Energieabsorptionselement 22 bereits bei Überschreitung eines niedrigeren Kraftwertes abbricht als das zweite Energieabsorptionselement 21 und dieses bereits bei Überschreitung eines geringeren Kraftwertes abbricht wie das erste Energieabsorptionselement 20. Die Auslegung, bei welchen Kraftschwellwerte einzelnen Energieabsorptionselemente 20 bis 25 abbrechen sollen, kann durch unterschiedliche Auslegung der einzelnen Sollbruchstellen 27 einfach verwirklicht werden. Wie dem Diagramm in 7 zudem zu entnehmen ist, wird eine maximal zulässige Energie, die mit einer strichlierten Linie 29 eingezeichnet ist, auch hier bei dieser Energieabsorptionseinrichtung 18 nicht überschritten, so dass insgesamt eine Schädigung für den anprallenden Fahrzeuginsassen aufgrund der Energieabsorptionseinrichtung 18 nicht gegeben ist. Der Verlauf der Energieabsorption ist wieder mit einer dicken Linie 30 im Diagramm in 7 eingezeichnet.

1: Energieabsorptionseinrichtung
2: Energieabsorptionselement
3: Energieabsorptionselement
4: Energieabsorptionselement
5: Energieabsorptionselement
6: Energieabsorptionselement
7: Energieabsorptionselement
8: Anprallkraftwirkrichtung
9: Energieabsorptionsgrundteil
10: Sollbruchstelle
11: Anbindungsbereich
12: Führungseinrichtung
13: Pfeil
14: Abstützung
15: strichlierte Linie
16: dicke Linie
17: dünne Linie
18: Energieabsorptionseinrichtung
19: Energieabsorptionsgrundteil
20: Energieabsorptionselement
21: Energieabsorptionselement
22: Energieabsorptionselement
23: Energieabsorptionselement
24: Energieabsorptionselement
25: Energieabsorptionselement
26: Anprallkraftwirkrichtung
27: Sollbruchstelle
28: Anbindungsbereich
29: strichlierte Linie
30: dicke Linie

Claims

Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Energieabsorptionseinrichtung, die bei einem Anprall eines Fahrzeuginsassen Anprallenergie absorbiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionseinrichtung (1; 18) mehrere, in Anprallkraftwirkrichtung wenigstens einer Anprallkraftkomponente, insbesondere einer Hauptkraftkomponente, hintereinander liegende Energieabsorptionselemente (2–7; 20–25) aufweist, die in Abhängigkeit vom Betrag der einwirkenden Anprallkraft für einen stufenweisen Abbau der Anprallenergie, beginnend mit einem ersten Energieabsorptionselement (2; 20) ggf. der Reihe nach unter Energieabsorption verformbar und/oder zerstörbar sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionselemente (2–7; 20–35) in Anprallkraftwirkrichtung (8; 26) gesehen voneinander beabstandet hintereinander angeordnet sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer anprallbedingten Krafteinwirkung in Anprallkraftwirkrichtung (8; 26) zuerst nur das jeweils erste Energieabsorptionselement (2; 20) mit der Anprallkraft beaufschlagbar ist und bei einer evtl. Überschreitung eines vorgegebenen, ersten Kraftschwellwertes das erste Energieabsorptionselement (2; 20) unter Energieabsorption so verformbar und/oder zerstörbar ist, dass zwischen diesem und einem dahinterliegenden zweiten Energieabsorptionselement (3; 21) eine Anlageverbindung herstellbar ist und dadurch im weiteren Verlauf der anprallbedingten Krafteinwirkung das zweite Energieabsorptionselement (3; 21) über das erste Energieabsorptionselement (2; 20) mit der restlichen Anprallkraft beaufschlagbar ist und bei einer evtl. Überschreitung eines zweiten Kraftschwellwertes das zweite Energieabsorptionselement (3; 21) unter Energieabsorption verformbar und/oder zerstörbar ist und sich der eben beschriebene Vorgang in Verbindung mit einem dritten und ggf. weiteren Energieabsorptionselementen wiederholt.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Energieabsorptionselemente (2–7; 20–25) so ausgelegt bzw. angeordnet sind und/oder solche Mittel vorgesehen sind, dass bei einer evtl. Überschreitung eines vorgegebenen Kraftschwellwertes die hintereinander liegenden Energieabsorptionselemente (2–7; 20–25) in eine Anlageverbindung, insbesondere eine flächige Anlageverbindung bringbar sind.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionselemente (2–7; 20–25) in Anprallkraftwirkrichtung (8; 26) gesehen voneinander beabstandet sind.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionselemente (2–7; 20–25) in Anprallkraftwirkrichtung (8; 26) gesehen voneinander beabstandet an einem Energieabsorptionsgrundteil (9; 19) als Trägerteil angeordnet sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Anbindungs- bzw. Übergangsbereich zwischen einem Energieabsorptionselement (2–7; 20–25) und dem Energieabsorptionsgrundteil (9; 19) eine Sollbruchstelle (10; 27) vorgesehen ist, an der das jeweilige Energieabsorptionselement (2–7; 20–25) bei Überschreitung eines vorgegebenen Kraftschwellwertes unter Energieabsorption bricht.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionselemente (20–25) in etwa fingerartig ausgebildet sind und unter Ausbildung eines vorgegebenen Winkels, insbesondere unter Ausbildung eines spitzen Winkels, der in Richtung auf das davor liegende Energieabsorptionselement ausgerichtet ist, vom vorzugsweise schienenartig ausgebildeten Energieabsorptionsgrundteil (19) abragen.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionselemente (2–7; 20–25) und das Energieabsorptionsgrundteil (9; 19) wenigstens zum Teil aus Magnesium hergestellt sind, insbesondere in Form eines im Umformverfahren bearbeiteten Magnesiumbleches oder in Form eines durch Thixoforming oder Gießen hergestellten Bauteils.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabsorptionseinrichtung (1) eine Führungseinrichtung (12) aufweist, die so mit den Energieabsorptionselementen (2–7) gekoppelt ist, dass bei einem Brechen der vorderen Energieabsorptionselemente (2) bei Überschreitung eines vorgegebenen Kraftschwellwertes diese geführt in Richtung zum jeweils dahinterliegenden Energieabsorptionselement (3) verlagerbar ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (12) wenigstens eine fahrzeugfeste Abstützung (14) aufweist.
Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Energieabsorptionselement (2; 20) mit einem Anprallflächenbereich, insbesondere einem Verkleidungsteil, zusammenwirkt, der im montierten Zustand einem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist.