DE102008022754A1

DE102008022754A1 - Fahrzeugsicherheitssystem

Info

Publication number: DE102008022754A1
Application number: DE102008022754A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Jung
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-11-19

Abstract

Ein passives Fahrzeugsicherheitssystem weist ein Fahrzeugstrukturbauteil auf, das zumindest teilweise mit einem Aerogel gefüllt oder beschichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsicherheitssystem, mit einem Fahrzeugstrukturbauteil.
Fahrzeugstrukturbauteile sind mechanisch stark belastbare, oft tragende Bauteile des Fahrzeugs, insbesondere Fahrzeugrahmenabschnitte. Aber auch Stoßfänger oder Seitenwände zählen zu Fahrzeugstrukturbauteilen. Solche Strukturbauteile sind vor allem deshalb mechanisch hoch belastbar ausgeführt, weil sie in einem Crashfall hohe Kräfte aufnehmen und/oder starke Intrusionen in den Fahrzeuginnenraum vermeiden müssen.
Angedacht ist es z. B., im Bereich der Fahrzeugtür zwischen Rahmenabschnitten Streben einzubauen, die bei einem Seitenaufprall zusätzlichen Schutz bieten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach aufgebautes, passives Fahrzeugsicherheitssystem zu schaffen.
Dies wird bei einem Fahrzeugsicherheitssystem der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das Fahrzeugstrukturbauteil zumindest teilweise mit einem Aerogel gefüllt oder beschichtet ist.
Ein Aerogel besteht aus einer starren, vorgeformten und nicht quellbaren Matrix, die auch bei Austrocknung ihre Porosität behält (z. B. poröses Kieselgel, Glas). Bei Aerogelen wird als Dispersionsmittel insbesondere Luft eingesetzt. Die gebildeten Hohlräume können untereinander zusammenhängen oder abgeschlossen sein. Aerogele bestehen üblicherweise zu mehr als 99% aus Luft. Es gibt ein breites Spektrum an unterschiedlichen Aerogelen, z. B. auf SiO₂-Basis, sonstigen Metalloxiden oder Metalloxidmischungen oder aus anorganisch-organischen Bestandteilen. Aerogele sind extrem leicht (etwa 0,1 g/cm³) und sehr stabil. Sie werden bislang insbesondere als Wärme- und Schallisolatoren eingesetzt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Aerogel im hohlen Strukturbauteil, in dem es angeordnet ist, bei der Verformung des Strukturbauteils Energie in hohem Maße absorbieren. Aufgrund der hervorragenden Absorptionsfähigkeit verbunden mit dem geringen Gewicht ergeben sich sehr gute energieabsorbierende Eigenschaften, die die passive Fahrzeuginsassensicherheit verbessern.
Das Fahrzeugstrukturbauteil muß kein geschlossener Hohlraum sein, er kann zum Teil offen sein. Natürlich ist auch eine vollständig geschlossene Variante denkbar.
Das Fahrzeugstrukturbauteil kann aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt werden oder einstückig ausgeführt sein.
Insbesondere eine Ausbildung als geschlossenes Hohlprofil mit einer Aerogelbefüllung oder Beschichtung ist vorteilhaft.
Das Fahrzeugstrukturbauteil kann nicht nur teilweise, sondern auch vollständig mit Aerogel gefüllt sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeugstrukturbauteil ein hohler Träger.
Das Fahrzeugstrukturbauteil kann aber auch Teil eines Stoßfängers, z. B. dessen Trägerrahmen, eines Fahrzeugrahmens, einer Seitenwand oder einer Seitentür sein. Im Bereich der Seitentür ließe sich z. B. der Rahmen der Tür mit Aerogel füllen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Fahrzeugstrukturbauteil eine Strebe ist, welche Rahmenabschnitte verbindet.
Eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitssystems sieht vor, daß ein Innenraumverkleidungsteil zumindestens abschnittsweise aus Aerogel ist. Innenraumverkleidungsteile sind häufig im Crashfall dem unmittelbaren Aufprall des Fahrzeuginsassen ausgesetzt. Hier kann durch Verwendung eines Aerogels eine hohe Energieabsorption erreicht werden.
Das Innenraumverkleidungsteil besitzt bevorzugt eine zum Fahrzeuginnenraum weisende Außenwand, die auch lediglich als Außenhaut in Form z. B. einer Lackierung oder Beschichtung ausgeführt sein kann, und eine rückseitige Schicht aus Aerogel. Dieses Aerogel ist gegebenenfalls ein vorgefertigtes Teil, welches dann in das restliche Innenraumverkleidungsteil eingebettet wird, z. B. durch Umschäumen oder Umspritzen.
Bevorzugte Ausführungen des Innenraumverkleidungsteils sind Armaturentafelabschnitte, insbesondere im Kniebereich oder Innenraumverkleidungsteile eines Dachrahmens- oder einer Dachsäulenverkleidung, wo der Kopfkontakt bei einem Seitenaufprall ein hohes Gefahrenpotential birgt.
Denkbar ist auch, beispielsweise zum Schutz der Heckinsassen Rahmenteile des vorderen Fahrzeugsitzes mit einem Aerogel gegenüber dem Heckinsassen abzudecken, damit z. B. die Knieintrusion in den Fahrzeugsitz des Vordermannes ein geringeres Gefahrenpotential birgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitssystems,
2 eine Querschnittsansicht durch das bei 1 dargestellte Fahrzeugstrukturbauteil,
3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitssystems in Form eines Stoßfängers,
4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitssystems in Form eines Innenraumverkleidungsteils,
5 eine Querschnittsansicht durch das Innenraumverkleidungsteil gemäß der Linie V-V in 4, und
6 eine Seitenansicht eines Fahrzeuginnenraums mit verschiedenen Innenraumverkleidungsteilen nach der Erfindung.
In 1 ist der Rahmen 10 einer Fahrzeugtür dargestellt, die mit einem passiven Fahrzeugsicherheitssystem ausgestattet ist. Dieses Fahrzeugsicherheitssystem sorgt bei einem Unfall dafür, daß hohe Kräfte absorbiert werden.
Der Türrahmen 10 hat gegenüberliegende Abschnitte 12, 14 und 16, 18, die durch ein Fahrzeugstrukturbauteil 20, 22 verbunden werden.
Das Fahrzeugstrukturbauteil 20, 22 ist insbesondere eine teilweise oder vollständig geschlossene Strebe, z. B. mit einer Außenhülle aus Metall.
Das Strukturbauteil läßt sich am einfachsten durch ein Rohr ausführen, welches am Rahmen 10 befestigt ist.
Die Befestigung kann durch Schweißen oder andere Befestigungsmittel wie Schraubverbindungen erfolgen.
Das Strukturbauteil 20 oder 22 ist in 2 im Querschnitt zu erkennen. Es weist eine feste Außenhaut, insbesondere eine geschlossene Außenhaut 24, auf und einen Hohlraum im Inneren, der mit einem Aerogel 26 teilweise oder vollständig gefüllt ist.
Das Aerogel ist z. B. aus SiO₂, sonstigen Metalloxiden oder Metalloxidmischungen. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines anorganisch-organischen Aerogels.
Das Aerogel kann auch als Beschichtung oder als Granulat oder Puder in ein Fahrzeugstrukturbauteil eingebracht werden oder außen an dem Fahrzeugteil angebracht werden.
Es kann, es muß jedoch keine zwingende Verbindung zwischen der Innenseite des Strukturbauteils 20, 22 und dem Aerogel bestehen.
Eine Ausführungsform sieht vor, daß das Strukturbauteil 20, 22 aus mehreren Schalen zusammengesetzt ist und diese Schalen innenseitig mit einem vorgefertigten Aerogel beklebt oder mit einem Aerogel beschichtet werden.
Das Fahrzeugstrukturbauteil muß jedoch kein Fahrzeug- oder Türrahmenabschnitte 12, 14, 16, 18 überbrückendes Bauteil sein, wie im vorliegenden Fall eine Strebe. Alternativ ist es nämlich auch möglich, daß das Strukturbauteil zumindest ein Abschnitt des Fahrzeugrahmens 10 (z. B. Längs- oder Querträger des Fahrzeugrahmens) selbst ist. Dieses Strukturbauteil ist dann zumindest teilweise mit einem Aerogel gefüllt, wie es zuvor bereits in verschiedensten Varianten erläutert wurde.
Auch ein Stoßfänger, wie er in 3 gezeigt ist und der ein Strukturbauteil 26 in Form von hohlen Trägern aufweist, ist durch ein Aerogel zumindest teilweise gefüllt. Der Träger wird dann z. B. umschäumt oder umspritzt. Mit 28 ist die Außenbeplankung bezeichnet.
Das Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 4 und 5 umfaßt ein Innenraumverkleidungsteil 30, z. B. als Teil einer Armaturentafel, welches zumindest abschnittsweise aus einem Aerogel besteht.
Bei der Ausführungsform nach 4 ist das Innenraumverkleidungsteil 30 im Bereich der Knie vorgesehen. Bei einem Unfall stoßen die Knie des Insassen gegen dieses Verkleidungsteil 30, wobei viel Energie absorbiert werden kann, denn ein Abschnitt des Innenraumverkleidungsteils 30 besteht aus einem Aerogel, wie in 5 zu erkennen ist.
Der Schnitt nach 5 zeigt nämlich, daß die Außenseite, die zum Fahrzeuginnenraum weist, durch eine Außenwand 32 gebildet ist. Rückseitig ist eine Schicht 34 aus Aerogel mit der Außenwand 32 verbunden.
Bei der nur beispielhaft dargestellten Ausführungsform nach 5 wird das Aerogel indirekt mit der Außenwand verbunden, wobei natürlich auch eine direkte Verbindung möglich wäre. Das Innenraumverkleidungsteil wird durch Hinterschäumen oder Hinterspritzen der Außenwand 32 gebildet, wobei in die entsprechende durch Hinterschäumen oder Hinterspritzen hergestellte Schicht 36 die Aerogelschicht 34 eingebettet wird.
Wie zuvor bereits erläutert, kann die Aerogelschicht 34 als vorgefertigtes Bauteil hergestellt oder nachträglich in eine hohle Struktur eingebracht werden.
Bei der Ausführungsform nach 6 umfaßt das passive Fahrzeugsicherheitssystem Innenraumverkleidungsteile 38, 40 versehen, die eine Fahrzeugsäule 42 bzw. den Dachrahmen 44 teilweise abdecken. Die Innenraumverkleidungsteile 38, 40 sind Teil des Sicherheitssystems oder bilden dieses und weisen eine rückwandige Schicht aus Aerogel auf.
Auch bei der Ausführungsform nach 6 kann das jeweilige Innenraumverkleidungsteil ähnlich aufgebaut sein wie das in 5 dargestellte.
Durch die Verwendung des Aerogels ergibt sich eine höhere Steifigkeit des Fahrzeugstrukturbauteils bzw. des Innenraumverkleidungsteils, ohne daß dies auf Kosten des Gewichts gehen würde. Vielmehr läßt sich die Außenhaut des Strukturbauteils bzw. des Innenraumverkleidungsteils weniger stabil ausführen, weil die Stabilität zusammen mit dem Aerogel-Abschnitt insgesamt gesteigert wird.
Auch die Verwendung von granularem oder puderförmigem Aerogel ist bei allen Ausführungsformen denkbar.

Claims

Fahrzeugsicherheitssystem, mit einem hohlen Fahrzeugstrukturbauteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturbauteil zumindest teilweise mit einem Aerogel gefüllt oder außenseitig beschichtet ist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturbauteil hohl ist und mit dem Aerogel gefüllt ist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugstrukturbauteil vollständig mit Aerogel gefüllt ist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugstrukturbauteil ein hohler Träger ist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugstrukturbauteil ein Abschnitt eines Stoßfängers, eines Fahrzeugrahmens, einer Seitenwand oder Seitentür ist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugstrukturbauteil eine Rahmenabschnitte (12 bis 18) verbindende Strebe ist.
Fahrzeugsicherheitssystem, mit einem Innenraumverkleidungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenraumverkleidungsteil (30, 38, 40) zumindest abschnittsweise aus Aerogel ist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenraumverkleidungsteil (30, 38, 40) eine zum Fahrzeuginnenraum weisende Außenwand (32) besitzt und eine rückwandige Schicht (34) aus Aerogel (34) aufweist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenraumverkleidungsteil (30) ein Armaturentafelabschnitt ist.
Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenraumverkleidungsteil (38, 40) ein Dachrahmen- oder Dachsäulenverkleidungsteil ist.