DE102005042357A1

DE102005042357A1 - Deformationselement

Info

Publication number: DE102005042357A1
Application number: DE200510042357
Authority: DE
Inventors: Burkhard Scholz; Thomas Hansen; Philipp Deck
Original assignee: Audi AG; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Audi AG; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-03-15

Abstract

Ein Deformationselement (3) für den Frontbereich eines Kraftfahrzeuges umschließt einen mit einem Fluid (5) gefüllten Raum, wobei diejenige Wandung (9) des Raumes, welche der Krafteinleitung gegenüberliegt, mit Öffnungen (11) versehen ist durch die bei einem Aufprall auf das Deformationselement (3) das Fluid (5) entweichen kann und wobei die Öffnungen (11) so angeordnet und bemessen sind, dass bei einer kurzzeitigen lokalen Krafteinwirkung auf das Deformationselement (3) das Fluid (5) relativ leicht entweichen kann, während bei einer plötzlichen großflächigen Krafteinwirkung das Deformationselement (3) durch nicht ausreichenden Fluidaustritt eine höhere Steifigkeit aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Deformationselement für den Frontbereich eines Kraftfahrzeuges, wobei das Deformationselement eine Einrichtung umfasst, durch welche sich das Deformationselement auf verschiedene Kraft- bzw. Energieniveaus einstellt.

In der Fahrzeugfront eines Fahrzeuges angeordnete Deformationselemente müssen geeignet sein, die Energie für verschiedene Lastfälle aufzunehmen. Bei den Lastfällen unterscheidet man hauptsächlich nach Typschaden (Versicherungsanforderungen), Beinaufprall (Fußgängerschutz) und Pendelschlag (Gesetzesanforderungen). Zur Anpassung des Deformationselements an unterschiedliche Energieniveaus, um eine für die einzelnen Lastfälle optimale Energieumwandlung zu erreichen, ist eine aufwendige Sensorik in Verbindung mit mechanischen Einrichtungen notwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln dafür Sorge zu tragen, dass nur durch die besondere Ausgestaltung des Deformationselements eine selbsttätige Anpassung an das Kraft- bzw. Energieniveau des auf das Deformationselement auftreffenden Gegenstandes erfolgt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Deformationselement einen mit einem Fluid gefüllten Raum umschließt, wobei diejenige Wandung des Raumes, welche der Krafteinleitung gegenüber liegt mit Öffnungen versehen ist durch die bei einem Aufprall auf das Deformationselenjet das Fluid entweichen kann, und wobei die Öffnungen so angeordnet und bemessen sind, dass bei einer kurzzeitigen lokalen Krafteinwirkung auf das Deformationselement das Fluid relativ leicht entweichen kann, während bei einer plötzlichen großflächigen Krafteinwirkung das Deformationselement durch nicht ausreichenden Fluidaustritt eine höhere Steifigkeit aufweist.

Das erfindungsgemäße Deformationselement „erkennt" demnach die verschiedenen Lastfälle entweder aufgrund des Kraft- bzw. Energieunterschieds oder die unterschiedlichen großen beaufschlagten Flächen beim Aufprall oder eine Kombination aus beiden Ansätzen.

Trifft ein relativ schmaler Gegenstand, so zum Beispiel ein Beinimpaktor, auf das Deformationselement, dann wird durch diesen nur ein kleines Volumen verdrängt. Dieses kleine Volumen kann ohne Probleme durch die vorgesehenen Öffnungen auf der der Krafteinleitung gegenüberliegenden Wandung entweichen. Insgesamt verhält sich das Deformationselement relativ nachgiebig, also weich. Anders hingegen, wenn eine großflächige Krafteinwirkung, beispielsweise durch eine sagenannte Typschadenbarriere, erfolgt. Hierbei kann durch die vorhandenen Öffnungen bei der plötzlichen Krafteinwirkung nicht ausreichend Fluid entweichen. Dadurch ergibt sich eine höhere Steifigkeit des Deformationselements, bei der mehr Energie abgebaut wird.

Für das Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit Verwendung finden. Bei Einsatz eines Gases ist es angebracht, wenn dieses aufgrund seiner hohen Kompressibilität bereits in der Ausgangslage unter Druck steht. Sehr gut geeignet sind Flüssigkeiten, auch zähflüssige Flüssigkeiten, so wie sie beispielsweise bei sogenannten Pralldämpfern von Stossfängersystemen verwendet werden.

Die eingangs angesprochenen Öffnungen in der der Krafteinleitung gegenüberliegenden Wandung des Deformationselements können so ausgebildet sein, dass sie sich erst bei einem Aufprall ergeben. Dies lässt sich etwa durch gezielte Materialschwächungen, also Sollbruchstellen, realisieren. Vorteilhaft können die Öffnungen durch bei einem bestimmten Druck sich öffnende Ventile verschlossen sein. Ventile ermöglichen ein reversibles Deformationselement bzw. eine Überprüfung und Anpassung, wenn das Deformationselement bereits seit längerer Zeit im Fahrzeug verbaut ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Öffnungen über die Breite des Deformationselements unregelmäßig verteilt sein. Durch eine gezielte Anordnung über die Breite lässt sich das Deformationselement gezielt an bestimmte Lastfälle anpassen bzw. können diejenigen Bereiche, die meist einer sehr hohen Krafteinwirkung ausgesetzt sind, entsprechend ausgestaltet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgen näher beschrieben. Es zeigen
1 als Prinzipdarstellung in Draufsicht ein Deformationselement, welches im Frontbereich eines Fahrzeuges eingebaut ist und auf das ein Beinimpaktor einwirkt und
2 das Deformationselement aus 1 beim Auftreffen einer Typschadenbarriere.
Die 1 und 2 zeigen ein Deformationselement 3 für den Frontbereich eines Kraftfahrzeuges im Zusammenhang mit zwei verschieden Lastfällen. Das Deformationselement 3 besteht im Wesentlichen aus einem Raum, welcher mit einem Fluid 5 gefüllt ist. Nach vorne hin wird der Raum durch eine Wandung 7 und auf der Krafteinleitung gegenüberliegenden Seite durch eine Wandung 9 begrenzt.
Wie die Zeichnungen zeigen, ist die Wandung 9 mit Öffnungen 11 versehen, durch welche bei einem entsprechend hohen Druckanstieg in dem Raum des Deformationselements 3 das Fluid 5 entweichen kann. Dieses Entweichen ist durch Pfeile 13 symbolisch dargestellt.
1 zeigt das Deformationselement 3 beim Aufschlag eines sogenannten Beinimpaktors 15. Durch den Beinimpaktor 15 wird ein relativ kleines Fluidvolumen verdrängt. Dabei entweicht das Fluid 5 durch die Öffnungen 11. Die Öffnungen 11 sind so abgestimmt, dass durch die Öffnungen soviel Fluid 5 entweichen kann, dass der Beinimpaktor 15 trotz seines relativ niedrigen Energieniveaus in das Deformationselement eindringen kann, also weich abgefangen wird.
Anders hingegen verhält sich das Deformationselement 3, wenn eine sogenannte Typschadenbarriere 17, so wie dies in 2 dargestellt ist, schlagartig auf das Deformationselement 3 einwirkt. Im Gegensatz zu dem Beinimpaktor 15 verdrängt die Typschadenbarriere 17 ein relativ großes Fluidvolumen. Da dies durch die vorhandenen Öffnungen 11 in der Wandung 9 nur sehr begrenzt möglich ist, kommt es zum Druckanstieg, was dazu führt, dass – bedingt durch höhere Steifigkeit – mehr Energie abgebaut wird.

Claims

Deformationselement für den Frontbereich eines Kraftfahrzeuges, wobei das Deformationselement eine Einrichtung umfasst, durch welche sich das Deformationselement auf verschiedene Kraft- bzw. Energieniveaus einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (3) einen mit einem Fluid (5) gefüllten Raum umschließt, dass diejenige Wandung des Raumes, welche der Krafteinleitung gegenüberliegt mit Öffnungen (11) versehen ist durch die bei einem Aufprall auf das Deformationselement (3) das Fluid (5) entweichen kann, und dass die Öffnungen (11) so angeordnet und bemessen sind, dass bei einer kurzzeitigen lokalen Krafteinwirkung auf das Deformationselement (3) das Fluid (5) relativ leicht entweichen kann, während bei einer plötzlichen großflächigen Krafteinwirkung das Deformationselement (3) durch nicht ausreichenden Fluidaustritt eine höhere Steifigkeit aufweist.
Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (11) durch Ventile verschlossen sind.
Deformationselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (11) über die Breite des Deformationselements (3) unregelmäßig verteilt sind.