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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption von Stoßenergie mit Deformationselementen, insbesondere Stoßfänger eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine allgemein bekannte Anordnung einer solchen Vorrichtung besteht darin, dass auf einem Basisbauteil mehrere Deformationselemente in Richtung auf einen möglichen Stoß angeordnet sind.
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Dazu ist eine gattungsgemäße Anordnung bekannt (
WO 2009/102947 A1 ), bei der auf einen Stoßfängerquerträger eines Fahrzeugs Deformationselemente aufgesetzt sind. wobei diese als längliche nebeneinanderliegende, quaderförmige Hohlkörper ausgebildet sind, welche sich zur Aufnahme von Stoßenergie verformen können. Diese Deformationselemente liegen weit auseinander und stützen sich bei einer Verformung gegenseitig nicht ab, so dass sie im Wesentlichen als separate Bauteile wirken.
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Weiter ist ein Stoßfänger bekannt (
DE 699 12 789 T2 ) mit nebeneinander und in mehreren Reihen übereinander angeordneten Deformationselementen. Diese sind als gleich lange, gedeckelte oder offene Hohlzylinderabschnitte mit in Stoßrichtung ausgerichteten Zylinderachsen ausgebildet. Aufgrund der Zylinderform greifen diese hier nicht ineinander und liegen separat nebeneinander. In einer ähnlichen bekannten Anordnung (
US 2006/0055187 A1 ) werden Deformationselemente mit etwa quaderförmiger Grundform verwendet.
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Die Anbringung und Halterung der bekannten Deformationselemente erfolgt entweder direkt auf einem Stoßfängerquerträger oder über ein platten- oder überzugähnliches Zwischenträgerteil, wobei dann auf dem Zwischenträgerteil die Deformationselemente angebracht sind und das Zwischenträgerteil mit dem Stoßfängerquerträger verbunden ist. In einer bekannten, dazu alternativen Anordnung (
US 6,874,832 B2 ) werden an der Vorderseite eines Stoßfängerträgers Deformationselemente mit Steckverbindungen gehalten.
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Weiter ist ein längliches Deformationselement für einen Stoßfänger eines Fahrzeugs bekannt (
EP 1 842 730 A1 ), welches auf einen Stoßfängerquerträger in der Art eines Überzugs aufsteckbar ist. Zur Stoßenergieabsorption sind in Fahrzeugquerrichtung nebeneinanderliegende, topfförmige Erhebungen ausgeformt, die bei einer Stoßenergieabsorption verformen können. Die Erhebungen liegen beabstandet nebeneinander und greifen mit ihren Formen nicht ineinander, so dass jeder Topf im Wesentlichen für sich separat wirkt.
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Die vorstehenden bekannten Stoßfänger mit Anordnungen von Deformationselementen, insbesondere von Kunststoffdeformationselementen sollen insbesondere den Fußgängerschutz bei einem Beinaufprall am Stoßfänger verbessern. Für die Anordnung von Deformationselementen ist vor dem Stoßfängerquerträger ein Bauraum zur Verfügung zu stellen, welcher bei den bekannten Anordnungen zur Erfüllung des Fußgängerschutzes relativ groß dimensioniert sein muss. Dieser Bauraum ist insbesondere für das Fahrzeugdesign ein sehr wichtiger Bereich und sollte möglichst klein und wenig voluminös sein. Dies ist auch eine generelle Forderung, wenn eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Absorption von Stoßenergie allgemein, beispielsweise an anderen Fahrzeugstellen eingesetzt werden soll.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen, durch einen relativ kleinen Bauraum vorgegebenen Deformationsweg für die Absorption von Stoßenergie mit Deformationselementen besonders optimal auszunutzen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Deformationselemente als Keilprismen mit dreieckiger Grundfläche und drei Prismenseiten ausgebildet sind. Zudem sind jeweils zwei in einer Reihe nebeneinanderliegender Deformationselemente um 180° gedreht ineinander verschachtelt. Dabei wird gerade durch die Verschachtelung der Dreiecksformen ein homogenes Deformationsverhalten erzeugt, welches bei relativ geringem Deformationsweg eine hohe Absorption von Stoßenergie ermöglicht.
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Eine besonders bevorzugte Anwendung besteht darin, dass das Basisbauteil ein Stoßfängerquerträger eines Fahrzeuges ist, auf dem die Deformationselemente unmittelbar oder mittelbar über ein Zwischenträgerteil angebracht sind. Das Zwischenträgerteil kann bevorzugt als flächiger Längstrager ausgeführt sein, auf dem die Deformationselemente angebracht und gehalten sind. Das Zwischenträgerteil und die Deformationselemente können aus Kunststoffmaterial hergestellt sein und gegebenenfalls zumindest zum Teil materialeinheitlich in einem Arbeitsschritt geformt werden.
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Ein besonders wirksamer Fußgängerschutz ergibt sich mit einer Anordnung einer langgestreckten, durchgehenden Reihe von Deformationselementen an einem Stoßfängerquerträger. Dadurch sind auch die Abmessungen der Dreiecksseiten der Grundflächen prinzipiell vorgegeben, welche etwa der Höhe des Stoßfängerquerträgers entsprechen. Zudem ergibt eine solche Anordnung durch die Verschachtelung der Dreiecksformen ein weitgehend homogenes Deformationsverhalten über die gesamte Fahrzeugbreite.
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Grundsätzlich können die Keilprismen etwas schräggestellt sein oder ungleiche Winkel zwischen den Seitenflächen aufweisen, sofern damit die angegebene Verschachtelung mit angrenzenden Prismenseiten nebeneinanderliegender Deformationselemente möglich ist. Vorzugsweise wird jedoch eine regelmäßige Anordnung gewählt, bei der die Keilprismen als reguläre Prismen mit jeweils parallelen und senkrecht zur Prismenachse liegenden gleichseitigen Dreiecksgrundflächen ausgebildet sind.
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Die Verschachtelung der Deformationselemente kann insbesondere dergestalt ausgeführt werden, dass zwischen Seitenflächen aneinandergrenzender Deformationselemente vorbestimmte Abstandsspalte eingehalten werden. Ein gezieltes Verformungsverhalten der Keilprismen kann dadurch begünstigt werden.
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Zur Dimensionierung und Optimierung des Deformationsverhaltens der Anordnung können mehrere Parameter einzeln oder in Kombination verwendet werden:
Insbesondere kann das Deformationsverhalten über die Schärfe der Dreiecksform eingestellt werden, wobei eine scharfkantige Form zu einer geringeren Nachgiebigkeit im Vergleich zu einer Ausführungsform mit verrundeten Konturkanten der Dreiecksform der Deformationselemente führt. Mit verrundeten Kanten kann die Nachgiebigkeit gesteigert werden. Weiter kann durch Materialaufdickungen in den Kanten die Steifigkeit der Deformationselemente angehoben werden.
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Das Deformationsverhalten kann zudem über die gewählte Länge der Keilprismen dimensioniert werden, wobei die Länge bevorzugt etwa in der Größenordnung der Länge einer Dreiecksseite liegen kann.
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Zudem kann das Deformationsverhalten durch die Materialauswahl und Innenform der Deformationselemente beeinflusst und dimensioniert werden. Die Deformationselemente werden vorzugsweise als Hohlkörper mit einer vorbestimmten Wandstärke aus Kunststoff hergestellt. Alternativ können die Deformationselemente je nach den Gegebenheiten auch insgesamt aus einem deformierbaren Kunststoff, insbesondere aus einem Kunststoffschaummaterial hergestellt werden.
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Dazu wird eine Weiterbildung der vorstehenden Anordnung mit keilprismenförmigen als Deformationselementen vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Teil der Deformationselemente eine zweite Kraftstufe erzeugt wird. Dies wird dadurch realisiert, dass in einem Deformationselement eine zweite inverse Geometrie eingesetzt wird, die zeitverzögert zum Hauptelement belastet wird. Damit kann gegebenenfalls eine weiter verbesserte Ausnutzung des Deformationswegs erreicht werden, wobei insbesondere der Fußgängerschutz für einen Beinaufprall auf geringstmöglichen Raum erfüllt werden kann.
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Diese zweite inverse Geometrie wird dadurch hergestellt, dass an der freien Grundfläche des Deformationselements eine Abstellung nach Innen ausgeführt ist, dergestalt dass eine zur Außenseite offene, dreieckförmige Ringkammer mit Kammerwänden mit vorbestimmten Wandstärken sowie gegebenenfalls mit einer Bodenwand mit einer bestimmten Bodenwandstärke gebildet ist. Die erste Kraftstufe wird ersichtlich durch die Verformung des äußeren Hauptelements gebildet. Die zweite Kraftstufe wird anschließend durch eine sich verformende Ringkammer gebildet, wobei deren Deformationsverhalten insbesondere durch die Tiefe der Ringkammer und die Wandstärke der Ringkammerwände bestimmbar ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Deformationselemente kann vorteilhaft mit den üblichen bekannten Stoßfängerquerträgern realisiert werden, insbesondere mit Stoßfängerquerträgern, die nach vorne oder hinten offen gestaltet sind oder Stoßfängerquerträger bei denen Strangprofile oder Doppelrohrprofile verwendet sind.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Absorption von Stoßenergie mit Deformationselementen an einen (nicht im Detail dargestellten) Stoßfängerquerträger eines Kraftfahrzeugs,
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2a eine Frontansicht eines relativ scharfkantigen Deformationselements;
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2b eine perspektivische Ansicht des Deformationselements nach 2a mit einer Materialaufdickung an den Längskanten;
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3a eine Frontansicht eines Deformationselements mit verrundeten Konturkanten;
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3b eine perspektivische Ansicht des Deformationselements nach 3a mit einer Materialaufdickung an Längskanten;
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4a bis 4f Deformationselemente in Verbindung mit unterschiedlichen Ausführungen von Stoßfängerquerträgern;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Deformationselements mit zwei Kraftstufen;
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6 eine Frontansicht des Deformationselements nach 5,
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7a einen Längsschnitt durch das Deformationselement nach 6 einer ersten Ausführungsform; und
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7b einen entsprechenden Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist eine Vorrichtung zur Absorption von Stoßenergie 1 mit einer langgestreckten durchgehenden Reihe von Deformationselementen 2, 3 dargestellt. Die Deformationselemente 2, 3 sind auf einem Basisbauteil 4 angebracht, das hier unmittelbar ein Stoßfängerquerträger oder ein Zwischenträgerteil sein kann, welches dann mit einem Stoßfängerquerträger verbunden wird.
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Die Deformationselemente 2, 3 sind als Keilprismen mit dreieckiger Grundfläche und drei Prismenseiten ausgebildet. Es handelt sich um reguläre Prismen mit jeweils parallelen und senkrecht zu einer Prismenachse liegenden gleichseitigen Dreiecksgrundflächen.
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Ersichtlich sind in der Reihe nebeneinanderliegender Deformationselemente jeweils zwei angrenzende Deformationselemente 2, 3 gegeneinander um 180° gedreht und ineinander zu einer Reihe verschachtelt. Diese Verschachtelung ist so durchgeführt, dass zwischen Prismenseiten 5, 6 aneinandergrenzender Deformationselemente 2, 3 jeweils gleiche Abstandsspalte 7 liegen. Die Deformationselemente sind aus Kunststoff hergestellt.
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In 2a ist ein Deformationselement 2 in seiner Frontansicht dargestellt, wobei ersichtlich die Ecken 8 an der Dreiecksform relativ scharfkantig ausgebildet sind. Entsprechend 2b können die Längskanten durch Materialaufdickungen 9 verstärkt sein, wodurch die Steifigkeit angehoben werden kann. Deformationselemente 2, 3 entsprechend 2b sind in der Anordnung nach 1 verwendet.
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In 3a ist eine Frontansicht eines modifizierten Deformationselements 2' mit einer relativ stärkeren Verrundung der Konturkanten an den Ecken 10 dargestellt, wodurch die Nachgiebigkeit gegenüber der Form nach 2a gesteigert werden kann.
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Gemäß 3b kann wiederum bei der Ausführungsform nach 3a durch eine Materialaufdickung 11 die Steifigkeit angehoben werden.
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In 4 ist schematisch im Querschnitte dargestellt, dass die Anordnung der Deformationselemente 2, 3 nach 1 in Verbindung mit allen gängigen Stoßfängerquerträgern verwendet werden kann:
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4a zeigt ein Deformationselement 2 an einem hinten geöffneten Stoßfängerquerträger 12, 4b an einem vorne geöffneten Stoßfängerquerträger 13. 4c zeigt ein Deformationselement 2 an einem Stoßfängerquerträger als Strangprofil 14 und 4d an einem Stoßfängerquerträger als Doppelrohrausführung 15. Demgegenüber ist in der 4e das Deformationselement 2 im Vergleich zur 4a bis 4d um 180° gedreht am Stoßfängerquerträger 13 angeordnet, der nach vorne geöffnet ist. Die Querschnitts-Geometrie des Deformationselements 12 ist ansonsten identisch mit der in den 4a bis 4d gezeigten Querschnitts-Geometrie. In der 4f ist das Deformationselement 2 im Vergleich zu den 4a bis 4d um 180° gedreht, Darüber hinaus sind in der 4f am Deformationselement 2 obere und untere, nach hinten abragende Randstege angeformt, die jeweils die oberen und unteren Querkanten des nach hinten geöffneten Stoßfängerquerträgers 12 umgreifen.
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In 5 ist eine perspektivischen Ansicht einer weiteren Modifikation eines Deformationselements 16 dargestellt, welches zweistufig und jeweils zeitversetzt mit zwei Kraftstufen wirkt. Dazu ist beim Deformationselement 16 eine Abstufung nach Innen zu einer dreieckförmigen Ringkammer 17 mit oder ohne einer Bodenwand 18 ausgeführt, wobei das äußere Hauptelement 16 und die Ringkammer 17 sowie gegebenenfalls die Bodenwand 18 Kammerwände 19 mit einer bestimmten Wandstärke aufweist, was insbesondere aus den Schnittdarstellungen von 7 ersichtlich ist.
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6 zeigt eine Frontansicht des Deformationselements 16 mit seiner Ringkammer 17. In 7a ist der Längsschnitt A-A gezeigt, aus dem deutlich die Abstellung nach Innen als Ringkammer 17 sowie hier mit einer Bodenwand 18 ersichtlich ist, wodurch sich zwei Laststufen ergeben. Mit der Länge des inneren Elements kann der Zeitpunkt der zweiten Lasteinleitung eingestellt werden. In 7b ist eine ähnliche Alternative eines Deformationselements 16' gezeigt in Verbindung mit einem nach vorne offenen Stoßfängerquerträger 13 entsprechend 4b, wobei die Ringkammer 17 ohne Bodenwand offen ist und sich in den Stoßfängerquerträger 13 hinein erstreckt.
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Auch bei den Deformationselementen 16 in der zweistufigen Ausführung kann die Größe der Deformationskraft über die mehr oder weniger gerundeten Winkel der Dreiecksform und insbesondere über die Wandstärken dimensioniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/102947 A1 [0003]
- DE 69912789 T2 [0004]
- US 2006/0055187 A1 [0004]
- US 6874832 B2 [0005]
- EP 1842730 A1 [0006]
