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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Stoßfängeranordnung in einem Crashfall gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 11.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Stoßfängeranordnung in einem Crashfall gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 12.
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In Kraftfahrzeugen werden frontseitig und heckseitig Stoßfängeranordnungen eingesetzt, um in den Fällen eines Anpralls die Anprallenergie in Umformenergie umzuwandeln bzw. Gegenstände, gegen die das Kraftfahrzeug prallt, abzuleiten. Stoßfängeranordnungen in aus dem Stand der Technik bekannter Bauart bestehen aus einem biegesteifen Querträger, welcher jeweils links- und rechtsseitig an dem Kraftfahrzeug Crashboxen aufweist, wobei die Stoßfängeranordnung mit den Crashboxen an Längsträgern der Karosserie befestigt ist.
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Die Crashboxen dienen dabei als Deformationselemente und wandeln bei einem Aufprall die hierbei entstehende kinetische Energie in Umformarbeit um. Bei Aufprällen mit geringer Intensität, beispielsweise einem Fahrzeugcrash mit Geschwindigkeiten unter 15 km/h sind die Stoßfängeranordnungen derart ausgelegt, dass eine Deformation der restlichen Kraftfahrzeugkarosserie möglichst vermieden wird. Hierdurch werden die entstehenden Reparaturkosten gesenkt. Bei Aufprällen hoher Intensität, beispielsweise bei einem Fahrzeugcrash mit mehr als 50 km/h, sorgen die Stoßfängeranordnungen im Einklang mit einem Vorder- oder Heckwagen, insbesondere den Längsträgern für eine Herabsetzung der Crashintensität. Die auf die Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigungen werden damit möglichst gering gehalten, sodass sie stets auf einem unterkritischen Niveau sind.
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Insbesondere die Querträger, aber auch die Crashboxen, sind aus harten Werkstoffen gefertigt. Meist sind diese aus metallischen Werkstoffen hergestellt, sie können aber auch aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt sein. Im Falle eines Zusammenstoßes eines Fußgängers mit einem Kraftfahrzeug wirken sich die Stoßfängeranordnungen als biegesteif aus. Die Anprallenergie eines Kraftfahrzeuges mit einem Eigengewicht von zumeist mehr als 1000 kg setzen sich in einem Fußgängeranprall dominant gegenüber den weichen Extremitäten eines Fußgängers durch. Gesetzliche Vorschriften und die Selbstverpflichtung der Automobilhersteller für den Fußgängerschutz führen dazu, dass die Stoßfängeranordnungen zusätzlich die Belastungen auf die unteren Extremitäten eines Fußgängers gering halten müssen. Hierzu werden unter anderem auch Anpralltests mit einem Beinimpaktor durchgeführt, bei dem mehrere Grenzwerte eingehalten werden müssen.
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Aus dem Stand der Technik ist zur Energieabsorption im Falle eines Anpralls mit einem Fußgänger die Anbringung von weichen Materialien vor einem Querträger bekannt. Beispielsweise werden hier Schaummaterialien oder aber Kunststoffe eingesetzt, die sich im Falle des Zusammenstoßes dämpfend auswirken. Diese Fußgängerschutzsysteme werden als passive Fußgängerschutzsysteme bezeichnet.
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Ebenfalls sind aktive Fußgängerschutzsysteme bekannt, die bereits vor dem Anprall einen möglichen Crash mit einem Fußgänger sensieren und entsprechende Schutzmaßnahmen einleiten. Stand der Technik ist es hier, beispielsweise eine Motorhaube anzustellen, damit diese einen Deformationsweg für einen darauf prallenden Fußgänger bietet. Eine weitere bekannte aktive Fußgängerschutzmaßnahme ist das Vorfahren einer Frontschürze über Federstellmittel. Hierdurch wir ein zusätzlicher Raum geschaffen, der als Dämpfung der Intensität des Anpralls des Fußgängers genutzt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik, eine Stoßfängeranordnung aufzuzeigen, die einen integrierten Fußgängerschutz aufweist, der die Anforderungen an den Fußgängerschutz erfüllt und gleichzeitig den durch den Fußgängerschutz beanspruchten Deformationsraum im Crashfall mit hoher Intensität als Deformationsweg zum kinetischen Energieabbau nutzt.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einer Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zum Betreiben einer Stoßfängeranordnung in einem Crashfall mit den Merkmalen im Patentanspruch 11 gelöst.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zum Betreiben einer Stoßfängeranordnung in einem Crashfall mit den Merkmalen im Patentanspruch 12 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug, welche einen Querträger mit an dem Querträger angeordneten Crashboxen aufweist und wobei an dem Querträger ein Fußgängerschutzelement angeordnet ist, wobei das Material des Fußgängerschutzelementes gegenüber dem Material des Querträgers eine geringere Festigkeit aufweist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher. Energieabsorber schwenkbar an der Stoßfängeranordnung angeordnet ist.
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Im Rahmen der Erfindung ist unter einem Querträger mit an dem Querträger angeordneten Crashboxelementen auch ein Monoquerträger oder aber ein Integralträger zu verstehen. Insbesondere ist es Bestandteil der Erfindung, dass der zusätzliche Energieabsorber Crashenergie absorbiert und somit den Absorptionsweg von den Crashdeformationselementen und/oder von dem Querträger selber vergrößert.
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Bei dem Fußgängerschutzelement handelt es sich in einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Stoßfängeranordnung im Wesentlichen um ein Fußgängerschutzelement aus einem Schaumwerkstoff oder aber einem Plastikwerkstoff. Das Fußgängerschutzelement ist dabei bevorzugt über die gesamte Länge des Querträgers in Fahrtrichtung an einem frontseitig montierten Querträger vor dem Querträger angeordnet. Im Falle eines heckseitig montierten Querträgers ist das Fußgängerschutzelement über die gesamte Längsrichtung des Querträgers in Fahrtrichtung hinter dem Querträger angeordnet. Beim Zusammenstoß mit einem Fußgänger, insbesondere in einem Lowspeedbereich von unter 15 km/h, wirkt der Fußgängerschutz dämpfend auf die unteren Extremitäten des Fußgängers, wodurch das Verletzungsrisiko entsprechend minimiert wird.
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Der erfindungsgemäße Energieabsorber ist dabei im Wesentlichen ein Profilbauteil, das schwenkbar an der Stoßfängeranordnung derart gekoppelt ist, dass es im Falle eines Fahrzeugcrashes hoher Intensität über bzw. vor das Fußgängerschutzelement geschwenkt wird. Durch eine entsprechende Abstützungsgeometrie am Querträger wird der zusätzliche Energieabsorber fest in die Deformationsstruktur des Fahrzeugs integriert. Der Energieabsorber stellt somit einen zusätzlichen Verformungsweg zur Umwandlung von kinetischer Aufprallenergie in Umformarbeit bereit. Dies wirkt sich besonders vorteilig auf das Packaging eines Fahrzeuges aus, da der für den Fußgängerschutz verwendete Bauraum in Fahrzeuglängsrichtung bei einem Aufprall hoher Intensität einen nur geringen Beitrag zum Energieabbau leistet. Durch den zusätzlich vor bzw. über den Fußgängerschutz schwenkbaren Energieabsorber wird die Crashsicherheit entsprechend erhöht, ohne Einbußen für den Fußgängerschutz im Falle eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger.
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Insbesondere ist der Energieabsorber im Rahmen der Erfindung an dem Querträger und/oder an der Crashbox schwenkbar gekoppelt. In Längsrichtung des Querträgers ist der Energieabsorber abschnittsweise zumindestens im Bereich der Crashbox ausgebildet. Der Energieabsorber wird durch eine Schwenkbewegung vor den Fußgängerschutz im Auslösefall in Position gebracht. Eine entsprechende Regelungs- und Steuerungseinheit, zur Sensierung eines bevorstehenden Anpralls und zur Differenzierung zwischen Fußgängeranprall und Fahrzeugcrash entsendet ein Steuerungssignal an einen Aktor, der wiederum für eine Schwenkbewegung des Energieabsorbers über und/oder vor den Fußgängerschutz sorgt.
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Insbesondere ist der Energieabsorber als Profil ausgebildet, wobei der Werkstoff des Profils eine gegenüber dem Werkstoff des Fußgängerschutzes höhere Festigkeit aufweist. Vorzugsweise ist der Energieabsorber aus einem metallischen Werkstoff oder einem. Leichtmetall ausgebildet. Ein Energieabsorber kann aber auch als Stahlprofilbauteil ausgebildet sein. Durch Verformung des Energieabsorbers im Crashfall sorgt dieser für einen entsprechenden Abbau der Aufprallenergie und somit zu einer Verminderung der durch den Aufprall auf die Insassen wirkenden Intensität. Durch eine Abstützgeometrie wird sichergestellt, dass der Energieabsorber im aktivierten Zustand durch formschlüssigen Eingriff verriegelt ist. Ein Verschieben, welches die Wirkung des Energieabsorbers aussetzen würde, wird somit verhindert. Insbesondere sind im Bereich des Querträgers und/oder der Crashbox dazu Profilierungen in Form von Sicken, Nuten oder ähnlichem ausgebildet, die den Energieabsorber derart formschlüssig aufnehmen, dass eine feste Abstützgeometrie gegeben ist.
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Besonders bevorzugt ist der Energieabsorber als Hohlprofil und/oder aber als ein im Querschnitt C-förmig konfiguriertes Profil ausgebildet. Unter einem im Querschnitt C-förmigen Profil ist im Rahmen der Erfindung auch ein im Querschnitt halbkreisrundes oder aber im Querschnitt einseitig offenes Profil zu verstehen. Durch den von dem Profil gebildeten Innenraum ist ein Raum zur Verfügung gestellt, der vor bzw. über das Fußgängerschutzelement schwenkbar und/oder stülpbar ist. Die jeweiligen Enden der im Querschnitt C-förmig verlaufenden Konfiguration sind dabei in einer Gebrauchsposition des Energieabsorbers in Richtung zu der Crashbox zeigend angeordnet. Der bauchförmige Mittelbereich bzw. Mittelsteg des im Querschnitt C-förmig konfigurierten Profils zeigt somit im Wesentlichen in Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeuges und gleichzeitig in Richtung des im Crashfall auf das Fahrzeug auftreffenden Gegenstandes.
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Besonders bevorzugt ist der Energieabsorber zusätzlich zu der Schwenkbewegung drehbar gelagert. Unter der drehbaren Lagerung ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass der Energieabsorber im Falle einer Aktivierung, zum Bereitstellen des Systems für einen Fußgängeranprall, eine Schwenkbewegung ausführt. Zusätzlich zu dieser Schwenkbewegung wird der Energieabsorber gleichzeitig gedreht. Das Drehen erfolgt dabei im Wesentlichen um seine eigene Achse. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Energieabsorber aus einem Ruhebereich platzsparend in die Position vor bzw. über dem Fußgängerschutzelement geschwenkt werden kann und nur ein geringer Bauraum für die eigentliche Schwenkbewegung genutzt werden muss, da eine kinematische Bewegung durch Schwenkung und Drehung ein platzsparendes Packaging erlaubt.
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Hierzu befindet sich der Energieabsorber bevorzugt oberhalb und/oder unterhalb des Querträgers. Unter oberhalb und unterhalb des Querträgers selber ist eine Positionierung in Kraftfahrzeug Z-Richtung zu verstehen. Besonders bevorzugt ist der Energieabsorber in dieser Position vorgespannt. Bei Sensierung eines bevorstehenden Fahrzeugcrashes hoher Intensität, also einem Aufprall auf ein anderes Fahrzeug oder aber ein Anprall mit Geschwindigkeiten von deutlich mehr als 15 km/h, kann das System durch eine Precrash-Sensorik, aktiviert werden, so dass der Energieabsorber durch die Vorspannkraft in seine Betriebsposition vor das Fußgängerschutzelement geschwenkt wird. Beispielsweise ist die Vorspannung mittels einer Schraubenfeder oder ähnlichem realisierbar, die durch ein aktives Stellglied, beispielsweise einem Haken oder einer pyrotechnischen Verbindung ausgelöst werden kann, so dass die Schwenkbewegung des Querträgers erfolgt. Die geometrische Einpassung in den Querträger selber, wird wiederum durch einen Formschluss sichergestellt.
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Bevorzugt wird der Energieabsorber über Koppelungsmittel an der Stoßfängeranordnung angeordnet. Unter den Koppelungsmitteln ist im Rahmen der Erfindung eine Bolzenverbindung zu verstehen, die die Schwenkbewegung oder aber Drehbewegung selber ermöglicht. Es ist jedoch auch eine Koppelung über Koppelstangen zu verstehen, die komplexe kinematische Bewegungen begünstigen bzw. überhaupt realisieren. Beispielsweise kann der Energieabsorber so an Koppelstangen deutlich hinter dem Querträger gelagert sein und bei Bedarf mit Hilfe der Koppelstangen geschwenkt werden.
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Im Rahmen der Erfindung besteht eine weitere Ausführungsvariante darin, dass der Energieabsorber in seiner Ausgangsposition sich über bzw. vor dem Fußgängerschutzelement gestülpt befindet. Durch Lösen einer Verriegelung im Falle eines bevorstehenden Zusammenpralls mit einem Fußgänger, würde durch Lösen einer Verriegelungsmechanik ein Schwenken des Energieabsorbers realisiert und der Fußgängerschutz für einen Zusammenstoß mit einem Fußgänger vorbereitet.
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Hierdurch wäre zunächst immer eine besonders hohe Crashsicherheit der Kraftfahrzeuginsassen gegeben und im Falle der Sensierung eines bevorstehenden Anpralls mit einem Fußgänger der Vorschriften für den Fußgänger Schutzrechnung getragen. Auch in dieser Ausführungsvariante kann wiederum über Federstellmittel eine Vorspannkraft aufgebracht sein, die durch Entriegeln einer Auslösemechanik ein Wegschwenken des Energieabsorbers von dem Fußgängerschutzelement realisiert. Das Fußgängerschutzelement ist in der Folge freigegeben, so dass das Verletzungsrisiko für einen anprallenden Fußgänger durch die dämpfende Wirkung des Fußgängerschutzelementes herabgesetzt wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zum Betreiben einer Stoßfängeranordnung in einem Crashfall mit den Merkmalen mindestens einer der vorangegangenen Ausführungen mit folgenden Verfahrensstufen gelöst:
- – Sensierung eines bevorstehenden Anpralles;
- – Differenzierung zwischen weichem Anprall (Fußgängeranprall) oder hartem Anprall (Fahrzeugcrash);
- – Bei einem harten Anprall wird der Energieabsorber vor das Fußgängerschutzelement geschwenkt.
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Zur Sensierung wird hier eine bereits im Kraftfahrzeug vorausgesetzt Precrash-Sensorik verwendet. Hierdurch wird beispielsweise über ein Kamerasystem oder aber Ultraschallsensoren ein Objekt detektiert, das ein mögliches Anprallobjekt sein kann. Hierbei wird differenziert, ob es sich um ein im Rahmen der Erfindung weiches Objekt, beispielsweise einen Fußgänger, ein Kleintier oder aber ein Kinderwagen handelt oder ob es sich um ein hartes Objekt, beispielsweise ein Laternenpfosten, ein anderes Kraftfahrzeug, eine Wand oder aber eine Leitplanke handelt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung und des Verfahrens zum Betreiben der Stoßfängeranordnung in einem Crashfall ist, dass der bisher nicht genutzte Deformationsraum für den Fußgängerschutz im Falle einer Kollision mit einem harten bzw. starren oder aber steifen Objekt zusätzlich als Energieabsorptionsraum zum Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugcrashes genutzt wird. Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Kraftfahrzeuge der Mittelklasse bzw. für Klein- oder Kleinstwagen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zum Betreiben einer Stoßfängeranordnung in einem Crashfall mit den Merkmalen mindestens einer der vorangegangenen Ausführungen mit folgenden Verfahrensstufen gelöst:
- – Sensierung eines bevorstehenden Anpralles;
- – Differenzierung zwischen weichem Anprall (Fußgängeranprall) oder hartem Anprall (Fahrzeugcrash);
- – Bei einem weichen Anprall wird der Energieabsorber von dem Fußgängerschutzelement weggeschwenkt.
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Hierdurch wird sichergestellt, dass zunächst immer im Falle eines vorstehenden Fahrzeugcrashes hoher Intensität der zusätzliche Deformationsraum des Energieabsorbers zur Verfügung steht. Im Falle der Sensierung eines weichen Aufpralles, beispielsweise des Zusammenstoßes mit einem Fußgänger oder Ähnlichem, würde der Energieabsorber von dem Fußgängerschutzelement weggeschwenkt, wodurch sich das Fußgängerschutzelement dämpfend auf den Zusammenstoß auswirkt.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug in einer perspektivischen Ansicht,
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2 eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung in einer Querschnittsansicht mit abgeklappten Energieabsorber und
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3 eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung in einer Querschnittsansicht mit Energieabsorber.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Stoßfängeranordnung 1 weist einen Querträger 2 mit im Bereich der Enden 3 des Querträgers 2 angegliederten Crashboxen 4 auf. In Fahrtrichtung 5 ist dem Querträger 2 ein Fußgängerschutzelement 6 vorgeschaltet, welches sich in Längsrichtung 7 des Querträgers 2 im Wesentlichen über die gesamte Länge dieses erstreckt. Erfindungsgemäß sind im Bereich der Crashboxenanordnung in Fahrtrichtung 5 vor dem Querträger 2 und vor dem Fußgängerschutzelement 6 Energieabsorber 8 angeordnet. Die Energieabsorber 8 erstrecken sich dabei wiederum in Längsrichtung 7 des Querträgers 2 zumindest abschnittsweise vor diesem und vor dem Fußgängerschutzelement 6.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 in einer Querschnittsansicht mit abgeklapptem Energieabsorber 8. Der Energieabsorber 8 selber weist dazu eine im Wesentlichen querschnittsförmige, C-förmige Konfiguration auf. Hierzu besitzt der Energieabsorber 8 einen Bodensteg 9 mit sich von dem Bodensteg 9 erstreckenden Schenkeln 10. Das Fußgängerschutzelement 6 ist in Fahrtrichtung 5 im Querschnitt ebenfalls im Wesentlichen halbrund konfiguriert. Der erfindungsgemäße Energieabsorber 8 ist in Kraftfahrzeug Z-Richtung unterhalb des Querträgers 2 in einer Schwenkposition angeordnet. Er ist folglich um eine Schwenkachse 11 schwenkbar sowie um eine Drehachse 12 drehbar. Die Drehachse 12 bildet dabei gleichsam die Mittellängsachse des Energieabsorbers 8 selber aus.
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3 zeigt die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 in einem aktivierten Zustand. Hierzu ist der Energieabsorber 8 in Fahrtrichtung 5 vor das Fußgängerschutzelement 6 geschwenkt, so dass das Fußgängerschutzelement 6 im Wesentlichen von dem Energieabsorber 8 umfasst bzw. abgedeckt ist. Die Schenkelenden 13 des Energieabsorbers 8 sind dazu formschlüssig mit Aufnahmenuten 14 des Querträgers 2 in Eingriff gebracht.
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In Z-Richtung des Kraftfahrzeugkoordinatensystems umfassen die Aufnahmenuten 14 die Schenkelenden 13, so dass bei einem Anprall von vorne die Schenkel 10 des Energieabsorbers 8 nicht in positive oder aber negative Z-Richtung ausweichen können. Die Umformung des Energieabsorbers 8 baut somit kinetische Energie ab und wird gleichzeitig durch das umgriffene Fußgängerschutzelement 6 zusätzlich verstärkt und/oder gedämmt.
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Das erfindungsgemäße Gesamtsystem ist derart konzipiert, dass die Schenkelenden 13 eine Druckkraft in die Aufnahmenuten 14 einleiten, weshalb an einer Rückseite 15 des Querträgers 2 angeordnete Wandstege 16 auf die dahinter befindliche Crashbox 4 treffen. Nach einem derart beschriebenen formschlüssigen Kontakt während des Faltverhaltens wird nun die Crashbox 4 derart umgeformt, dass es zu einer Absorption der Crashenergie kommt.
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Die Crashbox 4 weist hierzu besonders bevorzugt Versteifungssicken 17 auf, die einen gezielten Faltenwurf hervorrufen. Die Wandstärke WE des Energieabsorbers 8 ist dabei bevorzugt mindestens gleich der Wandstärke WQ des Querträgers 2 bzw. größer als die Wandstärke WQ des Querträgers 2 ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßfängeranordnung
- 2
- Querträger
- 3
- Enden zu 2.
- 4
- Crashboxen
- 5
- Fahrtrichtung
- 6
- Fußgängerschutzelement
- 7
- Längsrichtung zu 2.
- 8
- Energieabsorber
- 9
- Bodensteg
- 10
- Schenkel
- 11
- Schwenkachse
- 12
- Drehachse
- 13
- Schenkelende
- 14
- Aufnahmenut
- 15
- Rückseite
- 16
- Wandstege
- 17
- Versteifungssicke
- WE
- Wandstärke Energieabsorber
- WQ
- Wandstärke Querträger
- Z
- Richtung
