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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Deformationselement, insbesondere
für den
Einsatz in Kraftfahrzeugen.
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Bei
Aufprallunfällen
von Kraftfahrzeugen wirken große
Kräfte
auf das Fahrzeug. Da die Außenverkleidung
des Fahrzeugs in der Regel nur ästhetischen
Zwecken dient, nimmt sie nur einen äußerst geringen Anteil der Aufprallkräfte auf.
Der wesentliche Anteil der Aufprallkräfte wird direkt in die Karosserie
des Fahrzeugs eingeleitet.
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Schon
bei Kollisionen mit geringen Geschwindigkeiten können die auftretenden Aufprallkräfte so groß sein,
dass eine Beschädigung
des Karosserie erfolgt. Insbesondere Beschädigungen des Rahmens des Fahrzeugs,
bspw. durch ein Verziehen der Rahmenstruktur, haben in der Regel
sehr hohe Reparaturkosten und eventuell sogar einen Totalschaden
des Fahrzeugs zur Folge.
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Es
ist daher wünschenswert,
dass während eines
Aufpralls nicht die gesamte Kraft unmittelbar in die Karosserie
eingeleitet wird.
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Erfindungsgemäß wird daher
ein Deformationselement nach den Ansprüchen 1 und 11 vorgeschlagen.
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Das
erfindungsgemäße Deformationselement
umfasst eine erste Komponente, die einen deformierbaren Mittelbereich
aufweist, und eine zweite Komponente, die ebenfalls einen de formierbaren
Mittelbereich aufweist. Die beiden Komponenten sind nächstliegend
zueinander angeordnet und so ausgebildet, dass sie zwischen sich
Hohlräume
ausbilden, die sich quer zu einer vorgesehenen Deformationsrichtung
des Deformationselements erstrecken.
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Das
vorgeschlagene Deformationselement wird bei einer Kollision des
Kraftfahrzeugs durch die wirkenden Aufprallkräfte deformiert, indem die entsprechend
ausgestaltete erste Komponente sowie die zweite Komponente verformt
werden und der zwischen den beiden Komponenten gebildete mindestens
eine Hohlraum über
einen bestimmten Deformationsweg zusammengeschoben wird. Die für die Verformung
des Deformationselements benötigte
Energie wird von dem Deformationselement aufgenommen und somit nicht
in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet, wodurch Beschädigungen
der Fahrzeugkarosserie vermindert oder sogar ganz vermieden werden.
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Das
erste und das zweite Element können
jeweils wellenförmig
bzw. mäanderförmig ausgebildet sein,
so dass der durch die beiden Komponenten gebildete, mindestens eine
Hohlraum einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Des weiteren können
die erste und die zweite Komponente jeweils auch zackenförmig ausgebildet
sein, so dass der mindestens eine Hohlraum einen im wesentlichen
rautenförmigen
Querschnitt aufweist. Selbstverständlich sind auch beliebige
andere Ausgestaltungen der Komponenten und daraus resultierende Querschnittsformen
der Hohlräume
denkbar.
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An
den Mittelbereich der ersten oder der zweiten Komponente können sich
wahlweise eine oder mehrere Befestigungsabschnitte anschließen, mit
denen das Deformationselement an angrenzenden Strukturen des Kraftfahrzeugs
zu befestigen ist. Es kann vorgesehen sein, dass sowohl an der ersten Komponente
als auch an der zweiten Komponente jeweils ein vorderer und ein
hinterer Befestigungsabschnitt an entgegengesetzten Enden des Mittelbereichs
vorgesehen ist. Die Befestigungsabschnitte sind dabei in der Deformationsrichtung
des Deformationselements an den Mittelbereich angrenzend angeordnet.
Unter dem vorderen Befestigungsabschnitt ist dabei der Befestigungsabschnitt
zu verstehen, der sich vom Mittelbereich aus gesehen in Fahrtrichtung befindet
und unter dem hinteren Befestigungsabschnitt entsprechend der entgegengesetzt
liegende Befestigungsabschnitt.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen
sein, dass die vorderen Abschnitte der ersten und der zweiten Komponente
bzw. die hinteren Abschnitte der ersten und der zweiten Komponente
so ausgebildet sind, dass sie einander überlappen und dadurch gemeinsam
mittels eines geeigneten Befestigungselements an einer angrenzenden
Struktur befestigt werden können.
Bei dem Befestigungselement kann es sich bspw. um Schrauben, Nieten
oder etwas ähnliches
handeln. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Befestigungsabschnitte
wird eine einfache und schnelle Montage des Deformationselements bereitgestellt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Deformationselement zwischen
einem Vorderwagen und einem Frontendmontageträger eines Kraftfahrzeugs angebracht
ist. Selbstverständlich
sind auch andere Positionen zur Anbringung des Deformationselements
denkbar, bspw. im Heck- oder Seitenbereich des Kraftfahrzeugs. Des weiteren
ist natürlich
auch eine Verwendung des Deformationselements in einem beliebigen
anderen technischen Gebiet außerhalb
des Kraftfahrzeugbaus denkbar.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die erste Komponente und/oder die zweite
Komponente aus einem Blech gefertigt ist. Selbstverständlich ist
jedes geeignete Material denkbar.
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Durch
die Wahl des Materials ist insbesondere die zu einer Verformung
des Deformationselements benötigte
minimale Kraft und die maximal durch das Deformationselement aufnehmbare
Kraft einstellbar.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Hohlräume des Deformationselements
mit einem geeigneten Material ausgefüllt sind, um eine Verformung
des Deformationselements und ein Zusammenschieben der Hohlräume zu erschweren
und somit die zur Verformung des Deformationselements notwendige
Kraft einzustellen.
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Erfindungsgemäß wird des
weiteren ein Deformationselement bereitgestellt, das einen deformierbaren
wellenförmigen
Mittelbereich aufweist, an dem sich ein vorderer Befestigungsabschnitt
und ein hinterer Befestigungsabschnitt an entgegengesetzten Enden
des Mittelbereichs anschließen.
Dieses erfindungemäße Deformationselement
ist ebenfalls dazu in der Lage, einen erheblichen Anteil der Aufprallkräfte durch
seine Verformung aufzunehmen und somit die Fahrzeugkarosserie vor
einer Beschädigung
zu schützen.
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Durch
das erfindungsgemäße Deformationselement
wird ein einfacher und kostengünstiger Schutz
der Fahrzeugkarosserie vor Aufprallkräften bereitgestellt. Zwar wird
das Deformationselement während
des Aufpralls zerstört,
ein Ersetzen des Deformationselements ist aufgrund seiner kostengünstigen
Herstellung und seiner einfachen Montierbarkeit jedoch wesentliche
günstiger
als eine Reparatur der Fahrzeugkarosserie.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Deformationselement in
einer ersten Ausführungsform.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Deformationselements in
einer zweiten Ausführungsform.
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3 zeigte
eine Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Deformationselements in
einer ersten Ausführungsform.
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4 zeigt
eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Deformationselements in
einer ersten Ausführungsform
in eingebautem Zustand.
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5 zeigt
eine Oberansicht eines Kraftfahrzeugs, bei dem das erfindungsgemäße Deformationselement
in einer ersten Ausführungsform
zwischen einem Vorwagen und einem Frontend-Montageträger des
Kraftfahrzeugs montiert ist.
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1 zeigt
das erfindungsgemäße Deformationselement 100 in
einer ersten Ausführungsform.
Das Deformationselement 100 umfasst eine erste Komponente 10 und
eine zweite Kompo nente 20. Die erste Komponente 10 und
die zweite Komponente 20 weisen jeweils einen deformierbaren
Mittelbereich 12, 22, einen vorderen Befestigungsabschnitt 14, 24 und
einen hinteren Befestigungsabschnitt 16, 26 auf.
Die Mittelbereiche 12, 22 sind wellenförmig ausgebildet,
so dass sie zwischen sich im wesentlichen kreisförmige Hohlräume 30, 32, 34 definieren.
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In
der dargestellten Ausführungsform
sind drei Hohlräume
vorgesehen, selbstverständlich
kann abhängig
von der aufzunehmenden Energie und der geforderten minimalen Kraft,
die zu einer Deformation nötig
ist, die Anzahl der definierten Hohlräume 30, 32, 34 und
somit die Ausbildung der Mittelbereiche 12, 22 beliebig
gewählt
sein.
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Die
Form der Mittelbereiche 12, 22 ist in der dargestellten
Ausführungsform
wellenförmig
bzw. mäanderförmig. Selbstverständlich ist
auch eine zickzackförmige
Ausgestaltung denkbar, so dass rautenförmige Hohlräume entstehen. Natürlich ist auch
jede andere beliebige Ausgestaltung denkbar. In der dargestellten
Ausführungsform
weist sowohl das erste Element 10 einen vorderen Befestigungsabschnitt 14 und
einen hinteren Befestigungsabschnitt 16 als auch das zweite
Element 22 einen vorderen Befestigungsabschnitt 24 und
einen hinteren Befestigungsabschnitt 26 auf. Die hinteren
Befestigungsabschnitte 16, 26 können so
mittels eines einzelnen Befestigungselement (nicht dargestellt), bspw.
eine Schraube, an einer angrenzenden Struktur befestigt werden.
Die vorderen Befestigungsabschnitte 14, 24 sind
so ausgestaltet, dass sie separat an einer angrenzenden Struktur
befestigt werden. Die Ausgestaltung der Befestigungsabschnitte kann abhängig von
den angrenzenden Strukturen geeignet gewählt sein. Eine sich überlappende
Anordnung der Befestigungsabschnitte, wie im Fall der hinteren Befestigungsabschnitte 16, 26,
ist jedoch insofern vorteilhaft, als dass eine zeitsparende gemeinsame Befestigung
ermöglicht
ist.
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Bei
einer Kraftbeaufschlagung des Deformationselements 100 in
positiver X-Richtung verursacht die Kraftbeaufschlagung eine Deformation
der Mittelbereiche 12, 22. Während der Deformation werden die
vorderen Befestigungsabschnitte 14, 24 auf die hinteren
Befestigungsabschnitte 16, 26 zubewegt, so dass
eine Deformation parallel zur Deformationsrichtung D erfolgt. Die
Wölbungen
der Mittelbereiche 12, 22 werden dabei in Z-Richtung
nach außen
gedrückt und
die Hohlräume 30, 32, 34 werden
geschlossen. Durch die im wesentlichen symmetrisch zur X-Achse ausgestalteten
Mittelbereiche 12, 22 kann sichergestellt werden,
dass eine Verformung der Mittelbereiche 12, 22 im
wesentlichen parallel zur Deformationsrichtung D erfolgt. Die Gefahr
eines Ausknickens der Mittelbereiche 12, 22 in
Z-Richtung während
der Deformation wird somit durch die symmetrische Ausgestaltung
der Mittelbereiche 12, 22 minimiert.
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Durch
die Ausgestaltung des Deformationselements 100 in zwei
Komponenten 10, 20 kann eine Deformationselement 100 mit
Hohlräumen 30, 32, 34 und
zueinander symmetrischen Mittelbereichen 12, 22 besonders
günstig
hergestellt werden. Die Herstellung des Deformationselements 100 aus
zwei bspw. aus Blech geformten Komponenten 10, 20,
die während
der Montage des Deformationselements 100 einfach aufeinandergelegt
werden, ist wesentlich einfacher und günstiger gegenüber der
Herstellung des Deformationselements 100 aus einem Stück.
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Auf
diese Weise wird ein besonders einfach und günstig zu ersetzendes Deformationselement bereitgestellt,
das zudem eine richtungsgenaue Deformation entlang einer Deformationsrichtung
D sicherstellt.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Deformationselement 100'. Das Deformationselement 100' umfasst lediglich
eine Komponente 10'.
Die Komponente 10' weist
einen vorderen Befestigungsabschnitt 14', einen deformierbaren Mittelbereich 12' und einen hinteren
Befestigungsabschnitt 16' auf.
Die Ausgestaltung des vorderen Befestigungsabschnitts 14' sowie die des
hinteren Befestigungsabschnitts 16' kann beliebig gewählt sein.
In der dargestellten Ausführungsform
ist die Ausgestaltung des vorderen Befestigungsabschnitts 14' großflächig senkrecht
zur Deformationsrichtung D gewählt,
um eine gleichmäßige und
symmetrischen Krafteinleitung in das Deformationselement 100' zu ermöglichen.
Die Wölbungen
des Mittelbereichs 12' erstrecken
sich möglichst
weit in Z-Richtung, wobei der Mittelbereich 12' wiederum im wesentlichen
symmetrisch zu einer parallel zur X-Richtung verlaufenden Achse
ausgeführt
ist, um eine Deformation des Elements entlang einer Deformationsrichtung
D zu gewährleisten
und ein Ausknicken in Z-Richtung
zu verhindern.
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3 zeigt
das erfindungsgemäße Deformationselement
in der ersten Ausführungsform
in einer Perspektivansicht. Zu erkennen ist insbesondere die dreidimensionale
Ausgestaltung des Deformationselements 100. Wie zu erkennen
ist, erstrecken sich die Hohlräume 30 quer
zur Deformationsrichtung D. Dabei können die Hohlräume 30 im
Verlauf ihrer Erstreckung gebogen sein oder ihre Abstände zueinander
verringern oder erweitern. Wie ebenfalls zu erkennen ist sind im
in 3 vorliegenden Beispiel vier Hohlräume vorgesehen.
Die Formgebung der Hohlräume
ist im wesentlichen kreisförmig.
Wie bereits erwähnt
wurde, kann die Formgebung der Hohlräume sowie ihre Anzahl jedoch
beliebig gewählt
sein.
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4 zeigt
das erfindungsgemäße Deformationselement 100 in
einer ersten Ausführungsform in
einem eingebauten Zustand. Im in 4 dargestellten
Beispiel ist das Deformationselement 100 zwischen einem
Vorderwagen 40 und einem Frontend-Montageträger 50 eines
Kraftfahrzeugs angebracht. Wie in 4 zu erkennen
ist, wird im Falle eines Aufpralls der Frontend-Montageträger 50 entlang der
Deformationsrichtung D in Richtung des Vorderwagens 40 verschoben.
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5 zeigt
ein erfindungsgemäßes Deformationselement 100 in
eingebautem Zustand zwischen dem Vorderwagen und dem Frontend-Montageträger 50 eines
Kraftfahrzeugs. Wie in 5 zu erkennen ist, ist das Deformationselement 100 im
dargestellten Montagebeispiel dazu verwendet, Aufprallkräfte aufzunehmen,
die insbesondere schräg
von vorne auf das Kraftfahrzeug wirken. Wie bereits voranstehend
beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße Deformationselement 100 jedoch
an jeder geeigneten Stelle in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.
Auch eine Verwendung außerhalb
des Anwendungsbereichs eines Kraftfahrzeugs ist denkbar.