DE102006000503A1

DE102006000503A1 - Deformationstruktur für den Frontbereich von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102006000503A1
Application number: DE200610000503
Authority: DE
Inventors: Jan Jansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-30
Filing date: 2006-04-30
Publication date: 2007-10-31

Abstract

Eine Deformationsstruktur, die aus zwei relativ zueinander beweglichen Teilen besteht, wobei das eine Bauteil (1) ein offenes Profil ist und dem anderen Bauteil (2) mit der offenen Seite zugewandt ist, und weiterhin bei geringer Belastung nicht auf das andere Bauteil (2) passt, bei gößerer Belastung jedoch auf das andere Bauteil (2) aufgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand der Profilflanken, d.h. die Öffnung, des aufschiebbaren Bauteils (1) von der offenen Seite in Richtung der geschlossenen Seite zunächst verringert und dann im weiteren Verlauf wieder vergrößert.

Description

Ein wichtiger Auslegungslastfall für Kraftfahrzeug-Frontstrukturen ist der Beinaufprall aus dem Lastfallkollektiv des Fußgängerschutzes. Hier sind neben der Beschleunigung die Scherung und der Biegewinkel am Kniegelenk die Kenngrößen, die die Belastung des Fußgängers beim Realunfall quantifizieren. Um niedrige Biegewinkel zu gewährleisten ist einerseits ein gewisser Anschub durch den Kontakt des unteren Abschnittes des Unterschenkels mit der Spoilerebene des Fahrzeugs hilfreich, andererseits darf die in der Nähe des Kniegelenks aufgebrachte Kraft nicht zu groß sein. Ein optimaler Fußgängerschutz wird durch eine gute Abstimmung der Steifigkeiten der Anstoßebene auf Höhe der Spoilerebene und der Steifigkeit auf Höhe des Knies, ggf. auf Höhe des Oberschenkels erreicht.
Stand der Technik
Als Deformationselemente auf Höhe des Kniegelenks (entspricht in gängigen Limousinen oder Coupe-Designs der Höhe des Stossfängerquerträgers) haben sich kollabierende Elemente wie Schäume oder Kunststoffstrukturen etabliert, die falten oder knicken. Vorteilhaft ist die hohe Energieabsorption durch nahezu rechteckige Kraft-Weg-Kennlinien. Allerdings können bei diesen Strukturen ungünstige Biegewinkel auftreten, da eine konstante Kraft nahe des Kniegelenkes wirkt und so das Kniegelenk stark abbremst, während der Rest des Körpers (Ober- und Unterschenkel, Hüfte, Oberkörper) sich nahzu ungebremst weiter bewegt.
Mit den vorhandenen Strukturen kann bei den üblichen Fahrzeugfrontdesigns keine optimale Abstimmung der Anstoßebenen erreicht werden. Entweder ist die Anstoßebene nahe des Kniegelenkes zu weich, was zwar zu geringen Biegewinkel führt, aber keine optimale Energieumsetzung erlaubt und in höherem Deformationsraumbedarf resultiert, oder eine Struktur mit nahezu rechteckiger Kraft-Weg erzeugt aus den oben genannten Gründen hohe Biegewinkel. Ideal wäre eine Deformationsstruktur, die anfänglich eine optimale Energieabsorption mit nahezu Rechteck-Kennung zulässt, im Verlauf der Belastung aber weicher wird, so dass sich das Kniegelenk wieder in Richtung der anderen – in Aufprallrichtung fortgeschritteneren Körperteile – bewegen kann. Anschließend soll das Deformationselement wieder eine ideale rechteckförmige Kennlinie aufweisen. 1 zeigt qualitativ eine solche Kennlinie.
Aufgabe der Erfindung
Eine Deformationsstruktur, die auf Höhe des Kniegelenks eingesetzt werden soll und anfänglich einen nahezu idealen Kraft-Weg-Verlauf aufweist, dann im weiteren zeitlichen Verlauf eine reduzierte Belastung für einen bestimmten Deformationsweg erzeugt und anschließend wieder mit idealer, nahezu rechteckförmiger Kennlinie Energie absorbiert.
Beispiel
Die Aufgabe wird erfinderisch mit einer Deformationsstruktur gelöst, die aus zwei zueinander verschiebbaren Teilen besteht, vgl. 2 (Schnitt). Das eine Teil ist ein offenes Profil (1), das bei geringer Belastung nicht auf das andere Bauteil (2) passt, bei größerer Belastung jedoch auf das anderen Bauteil (2) aufgeschoben wird. Der Abstand der Profilflanken, d.h. die Öffnung, des aufschiebbaren Bauteils (1) verringert sich von der offenen Seite in Richtung der geschlossenen Seite und vergrößert sich dann im weiteren Verlauf wieder, um sich dann wieder zu verringern. So entsteht während des Aufschiebens eine Kraft-Weg-Kennlinie, die anfangs nahezu rechteckig ist, dann für einen begrenzten Deformationsweg einen Kraftrückgang aufweist und abschließend wieder eine nahezu rechteckige Kennlinie hat. 3 zeigt schematisch die Kennlinie und zu den jeweiligen charakteristischen Bereichen den Deformationszustand der hier vorgestellten Struktur.

1: Offenes Profil
2: Bauteil, auf das das offene Profil aufgeschoben werden kann.

Claims

Eine Deformationsstruktur, die aus zwei relativ zueinander beweglichen Teilen besteht, wobei das eine Bauteil (1) ein offenes Profil ist und dem anderen Bauteil (2) mit der offenen Seite zugewandt ist, und weiterhin bei geringer Belastung nicht auf das andere Bauteil (2) passt, bei gößerer Belastung jedoch auf das andere Bauteil (2) aufgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand der Profilflanken, d.h. die Öffnung, des aufschiebbaren Bauteils (1) von der offenen Seite in Richtung der geschlossenen Seite zunächst verringert und dann im weiteren Verlauf wieder vergrößert.
Eine Deformationsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung des aufschiebbaren Bauteiles (1) von der offenen Seite in Richtung der geschlossenen Seite verringert und dann im weiteren Verlauf wieder vergrößert und anschließend wieder in Richtung der geschlossenen Profilseite verringert.
Eine Deformationsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehreren offenen Profilen bestehen, so dass sie in Längsrichtung entkoppelt sind.
Eine Deformationsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil, auf das das offene Bauteil aufschiebbar ist, ein Stoßfängerquerträger ist.
Eine Deformationsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Bauteil aus Kunststoff besteht und in den Stossfängerüberzug integriert ist.
Eine Deformationsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Bauteil aus einem metallischen Werkstoff besteht an den Stossfängerüberzug gefügt ist.