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Die Erfindung betrifft eine Crashstruktur am Heckbereich eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Crashstrukturen am Heckbereich eines Fahrzeugs in zahlreichen Variationen bekannt und werden zur Absorbierung von auftretenden Kräften bei einem Unfall verwendet. Die bekannten Crashstrukturen am Heckbereich eines Fahrzeugs sind beispielsweise dafür ausgelegt, die Insassen bei einem Auffahrunfall zu schützen, bei welchem der Kollisionsgegner gegen das Fahrzeugheck prallt. Die üblichen Crashstrukturen weisen zu diesem Zweck eine steife Heckstruktur, eine an einem Dachbereich drehbeweglich angeordneten Heckklappe, einen Stoßfänger und ein verformbares Deformationsmodul auf. Die auftretenden Kräfte können beispielsweise über den Stoßfänger und die Längsträger bzw. über die Heckklappe und/oder das Deformationsmodul des beaufschlagten Fahrzeugs durch Deformation dieser Strukturen absorbiert werden.
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Aus der
US 2008/0122257 A1 ist eine Crashstruktur am Heckbereich eines Fahrzeugs mit einem Deformationsmodul bekannt, welches an einer Rückseite einer Heckklappe angeordnet ist. Das Deformationsmodul schützt mindestens einen unteren Längsträger des Fahrzeugs vor einer Deformation bei einem Auffahrunfall. Des Weiteren baut das Deformationsmodul Crashenergie ab, indem es sich verformt, wenn die wirkende Kraft die Heckklappe und somit das Deformationsmodul gegen den Längsträger und/oder gegen einen Fahrzeugboden drückt.
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Aus der
DE 102 54 494 A1 ist ein Fahrzeug mit mindestens einem Fahrzeugsitz bekannt. Die Fahrzeugsitze sind auf einem plattenförmigen Trageteil angeordnet, welches auf einer fahrzeugaufbaufesten Aufnahmeplatte in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Das Trageteil umfasst mindestens ein Deformationsmodul, welches zwischen einem Frontbereich und einem Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Deformationsmodule können hierbei zwischen den Sitzreihen angeordnet werden. Des Weiteren sind zwischen dem plattenförmigen Trageteil und der Aufnahmeplatte Sollbruchstellen vorgesehen, welche im Falle eines Unfalls ein Lösen des Trageteils von der Aufnahmeplatte ermöglichen. Durch das Lösen des Trageteils von der Ausnahmeplatte verschiebt sich das Trageteil in Richtung des Frontbereichs des Fahrzeugs, wodurch ein zusätzlicher Pufferbereich im Heckbereich des Fahrzeugs geschaffen wird.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Crashstruktur am Heckbereich eines Fahrzeugs zu schaffen, welche einen effektiven Insassenschutz bei einem Auffahrunfall bietet. Hierbei wird unter einem Auffahrunfall ein Zusammenstoß des Fahrzeugs mit einem Kollisionsgegner verstanden, wobei der Kollisionsgegner gegen das Fahrzeugheck prallt oder, wobei das Fahrzeug mit dem Fahrzeugheck gegen den Kollisionsgegner prallt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Crashstruktur für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Crashstruktur für ein Fahrzeug zu schaffen, welche einen effektiven Insassenschutz insbesondere bei einem Auffahrunfall bietet, weist die Crashstruktur erfindungsgemäß ein Deformationsmodul auf, welches spröde ausgeführt und an einem hinteren Seitenteil des Fahrzeugs angeordnet ist. Eine Heckklappe des Fahrzeugs ist duktil ausgeführt und baut mit dem Deformationsmodul Crashenergie in einer Unfallsituation ab, wobei die duktile Heckklappe das spröde Deformationsmodul gegen eine steife Heckstruktur drückt, wobei das zusammengepresste Deformationsmodul ohne Blockbildung deformiert.
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Unter einem spröden Deformationsmodul wird ein Deformationsmodul verstanden, welches ein sprödes Material aufweist, welches im Vergleich zur Heckklappe und zur Heckstruktur bei einer geringeren Krafteinwirkung ohne Blockbildung bricht.
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Unter einer duktilen Heckklappe wird eine Hecklappe aus einem duktilen Material verstanden, welches im Vergleich zum Deformationsmodul und zur Heckstruktur einfach plastisch verformt werden kann, ohne zu brechen.
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Die Heckstruktur umfasst unter anderem auf beiden Seiten eine C-Säule, mindestens zwei Längsträger, mindestens einen Querträger und eine Bodenplatte. Die Heckstruktur bildet einen Schutzbereich für einen Fahrgastraum und/oder einen Kraftstofftank aus. Hierbei sind insbesondere die C-Säulen, die Längsträger und die Querträger aus einem Material mit einer vorgegebenen Steifigkeit gefertigt, welches sich im Vergleich zur Hecklappe bzw. dem Deformationsmodul gegen eine Verformung durch eine größere Krafteinwirkung wiedersetzt ohne zu brechen.
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Das Deformationsmodul nimmt im Normalbetrieb keinen zusätzlichen Raum im Fahrzeug ein, da es zumindest als Teil eines bereits vorhandenen Seitenteils ausgeführt werden kann, wobei das Deformationsmodul das Seitenteil auch vollständig ersetzen kann. In einem Fahrzeug können zwei sich gegenüberliegende Deformationsmodule die seitlichen Grenzen eines Laderaums ausbilden. In einer Unfallsituation baut das Deformationsmodul Crashenergie eines in Richtung des Heckbereichs des Fahrzeugs eindringenden Kollisionsgegners zumindest teilweise ab. Da das Deformationsmodul ohne Blockbildung deformieren kann, kann ein zusätzlicher Pufferbereich im Heckbereich geschaffen werden. Der Pufferbereich kann beispielsweise dem Laderaum des Fahrzeugs entsprechen. Durch das ohne Blockbildung deformierende Deformationsmoduls können die Heckklappe und der Kollisionsgegner in den Ladebereich eindringen. Die in Richtung des Fahrgastraums wirkenden Kräfte können durch die Deformation des Deformationsmoduls und durch den zusätzlichen Pufferbereich reduziert werden. Das bedeutet, dass das Deformationsmodul zwischen der im Dachbereich angebrachten Heckklappe und einer Tankebene und/oder der Fahrgastzelle angebracht ist und in vorteilhafter Weise als Knautschzone bei einem Heckaufprall dient. Dadurch wird in vorteilhafter Weise das Verletzungsrisiko der Insassen bei Auffahrunfällen reduziert, ohne beispielsweise zusätzliche Versteifungen im Heckbereich des Fahrzeugs einzubringen, welche das Gewicht des Fahrzeugs erhöhen würden. Des Weiteren muss die Crashstruktur nicht aktiviert werden. Das heißt, dass das Deformationsmodul nicht in einen vorgegebenen Zustand überführt werden muss, um effektiv wirken zu können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann eine Hauptrichtung das Deformationsmoduls im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn verlaufen. In vorteilhafter Weise trennt das Deformationsmodul einen zu schützenden Bereich des Fahrzeugs von einem deformierbaren Pufferbereich des Fahrzeugs. Unter einem zu schützenden Bereich werden beispielsweise ein Tankbereich und/oder der Fahrgastraum verstanden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann das Deformationsmodul in Richtung des Dachbereichs schmaler als in Richtung der Fahrbahn ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann das Deformationselement den Bauraumbedingungen angepasst werden. Des Weiteren kann das Deformationselement eine dreieckähnliche Form aufweisen, wobei der Bereich, an dem der Aufprall des Kollisionsgegners am wahrscheinlichsten ist, breit ausgeführt ist. Auf diese Weise kann das Deformationselement in diesem Bereich stark deformiert werden und auf diese Weise einen möglichst großen Pufferbereich zur Verfügung stellen, um möglichst viel Crashenergie abzubauen.
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In weiterer Vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann das Deformationsmodul eine Schwenkbewegung der Heckklappe im Normalbetrieb begrenzen, wobei die Deformation des Deformationsmoduls eine Fortsetzung der Schwenkbewegung in einer Unfallsituation ermöglicht. In vorteilhafter Weise kann die Crashenergie abgebaut werden, indem die Schwenkbewegung der Hecklappe gegen den Wiederstand des Deformationsmoduls fortgesetzt wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann die steife Heckstruktur die Schwenkbewegung der Heckklappe in der Unfallsituation begrenzen. In vorteilhafter Weise kann ein weiteres Eindringen der Heckklappe durch die steife Heckstruktur verhindert werden, so dass in vorteilhafter Weise ein weiteres Eindringen des Kollisionsgegners und der Heckklappe in den Fahrzeuginnenraum verhindert werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann die Heckklappe im geschlossenen Zustand und im Normalbetrieb einen vorgegeben Ausrichtwinkel zu einer Fahrzeughochrichtung aufweisen. In vorteilhafter Weise kann die Hauptrichtung das Deformationsmoduls der Fahrzeughochrichtung entsprechen, so dass die Fortsetzung der Schwenkbewegung von dem Ausrichtwinkel abhängt. Somit kann in vorteilhafter Weise der zusätzliche Pufferraum über den Ausrichtwinkel einfach vorgegeben werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann sich der Ausrichtwinkel zwischen der Heckklappe und der Fahrzeughochrichtung in einer Unfallsituation verändern. Die Veränderung des Ausrichtwinkels kann in vorteilhafter Weise durch die Fortsetzung der Schwenkbewegung der Heckklappe erzielt werden. Wobei die Schwenkbewegung von der wirkenden Crashenergie abhängig ist. Beispielsweise kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur der Ausrichtwinkel nach einem Unfall in einer Endstellung der Heckklappe im Wesentlichen einem Winkel von null Grad entsprechen, wobei die Heckklappe in der Endstellung im Wesentlichen parallel zum Deformationsmodul ausgerichtet ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann der Ausrichtwinkel von den Abmessungen des Deformationsmoduls und von der wirkenden Crashenergie abhängig sein. Wenn die Heckklappe an dem Deformationsmodul anliegt, kann eine Abschrägung des Deformationsmoduls in vorteilhafter Weise den Ausrichtwinkel der Heckklappe vorgeben. Es ist aber auch möglich, dass die Heckklappe nicht direkt am Deformationsmodul anliegt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann für das Deformationsmodul als sprödes Material beispielsweise ein glasfaserverstärkter Kunststoff und/oder ein Faser-Kunststoff-Verbund und/oder ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff verwendet werden. In vorteilhafter Weise sind diese Materialien in einer Vorzugsrichtung spröde und in eine andere Richtung weniger spröde ausgeführt. Des Weiteren verformen sich diese Materialen in vorteilhafter Weise ohne Blockbildung.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Crashstruktur für ein Fahrzeug, und
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2 einen schematischen Querschnitt der erfindungsgemäßen Crashstruktur für ein Fahrzeug aus 1 nach einer Unfallsituation.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist eine Crashstruktur 20 am Heckbereich 10 eines Fahrzeugs 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine steife Heckstruktur 26, eine an einem Dachbereich 2 drehbeweglich angeordneten Heckklappe 22 und ein verformbares Deformationsmodul 24 auf.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das Fahrzeug 1 einen Fahrgastraum 6 und einen Laderaum 8. Im unteren Bereich ist ein Tankebene 34 angeordnet, in welchem ein Kraftstoffbehälter angeordnet ist. Der Kraftstoff wird über einen Einfüllstutzen 32, welcher an einem hinteren Seitenteil 30 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist, in den Kraftstoffbehälter gefüllt.
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Erfindungsgemäß ist das Deformationsmodul 24 spröde ausgeführt und am hinteren Seitenteil 30 des Fahrzeugs 1 angeordnet, wobei die Heckklappe 22 duktil ausgeführt ist und mit dem Deformationsmodul 24 Crashenergie in einer Unfallsituation abbaut. Hierbei drückt die duktile Heckklappe 22 das spröde Deformationsmodul 24 gegen die steife Heckstruktur 26, wobei das zusammengepresste Deformationsmodul 24 ohne Blockbildung deformiert. Zu diesem Zweck wird als sprödes Material für das Deformationsmoduls 24 beispielsweise ein glasfaserverstärkter Kunststoff und/oder ein Faser-Kunststoff-Verbund und/oder ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff verwendet. Auf diese Weise verhindert das Deformationsmodul 24 in Verbindung mit der Heckklappe 22 bei Auffahrunfällen ein Einleiten der auftretenden Kräfte in den Fahrgastraum 6 bzw. in die Tankebene 34 des Fahrzeugs 1, ohne dass zusätzliche Versteifungen im Heckbereich 10 vorgesehen werden müssen. Des Weiteren wird eine direkte Übertragung der auftretenden Kräfte auf die Tankebene 34 durch die erfindungsgemäße Crashstruktur 20 verhindert. Da ein Deformationsmodul 24 im Vergleich zu anderen energieabsorbierenden Maßnahmen vergleichsweise leicht ist, wird das Gewicht des Fahrzeugs 1 in vorteilhafter Weise nicht signifikant erhöht.
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Zusätzlich, umfasst das Fahrzeug 1 im Heckbereich 10 einen nicht dargestellten Stoßfänger, welcher im Wesentlichen senkrecht zu einer Fahrzeuglängsrichtung verläuft und zwischen zwei nicht dargestellten Längsträgern des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Zwischen der im Dachbereich 2 angebrachten Heckklappe 22 und der Tankebene 34 und/oder dem Fahrgastraum 6 sind zwei sich gegenüberliegende Deformationsmodule 24 senkrecht zur Fahrbahn 4 angeordnet und bildet die seitlichen Abgrenzungen für den Laderaum 8, wobei die Deformationsmodule 24 und der Laderaum 8 einen deformierbaren Pufferbereich PB bei einem Heckaufprall ausbilden. Zu diesem Zweck verläuft eine Hauptrichtung 24.1 der Deformationsmodule 24 im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn 4. Des Weiteren sind die Deformationsmodule 24 in Richtung des Dachbereichs 2 schmaler als in Richtung der Fahrbahn 4 ausgeführt.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind die hinteren Seitenteile 30 und/oder die Deformationsmodule 24 am Fahrzeugrahmen und/oder an der Heckstruktur 26 angebracht bzw. mit dem Fahrzeugrahmen und/oder mit der Heckstruktur verbunden. Die steife Heckstruktur 26 umfasst beispielsweise auf beiden Seiten eine C-Säule, mindestens zwei Längsträger, mindestens einen Querträger und eine Bodenplatte. Hierbei sind insbesondere die C-Säulen, die Längsträger und die Querträger aus einem Material mit einer vorgegebenen Steifigkeit gefertigt, welches sich im Vergleich zur Hecklappe 22 bzw. dem Deformationsmodul 24 gegen eine Verformung durch eine größere Krafteinwirkung wiedersetzt ohne zu brechen.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, begrenzt das Deformationsmodul 24 eine Schwenkbewegung der Heckklappe 22 im Normalbetrieb. Die Begrenzung wird dadurch erzielt, dass zwei seitliche Bereiche der Heckklappe 22 an jeweils einem Deformationsmodul 24 aufliegen und/oder anliegen. Die Deformation der Deformationsmodule 24 ermöglicht eine Fortsetzung der Schwenkbewegung in einer Unfallsituation. Zu diesem Zwecke sind die beiden Deformationsmodule 24 so ausgeführt, dass sie im Normalbetrieb, beispielsweise beim Schließen der Heckklappe, nicht verformt werden. Des Weiteren weist die Heckklappe 22 im geschlossenen Zustand und im Normalbetrieb einen vorgegeben Ausrichtwinkel 23 zu einer Fahrzeughochrichtung z auf.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, verändert sich der Ausrichtwinkel 23 zwischen der Heckklappe 22 und der Fahrzeughochrichtung z, in einer Unfallsituation. Trifft ein Kollisionsgegner 40 an der Heckklappe 22 auf, dann überträgt die Heckklappe 22 die Crashenergie auf die seitlich angebrachten Deformationsmodule 24, wobei sich das Deformationsmodul 24 verformt. Dabei wird die Schwenkbewegung der Heckklappe um die am Dachbereich 2 angeordnete Drehachse 22.1 weitergeführt.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, wird die Schwenkbewegung der Heckklappe 22 in der Unfallsituation durch die steife Heckstruktur 26 begrenzt. Somit wird ein weiteres Eindringen der Heckklappe 22 in den Fahrgastraum 6 verhindert. Der Ausrichtwinkel 23 entspricht nach einem Unfall in einer Endstellung der Heckklappe 22 im Wesentlichen einem Winkel von null Grad, wobei die Heckklappe 22 in der Endstellung im Wesentlichen parallel zur Hauptrichtung 24.1 des Deformationsmoduls 24 ausgerichtet ist.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist der Ausrichtwinkel 23 von den Abmessungen des Deformationsmoduls 24 und von der wirkenden Crashenergie abhängig.
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Eine erfindungsgemäße Crashstruktur für ein Fahrzeug bietet einen effektiven Insassenschutz und/oder einen effektiven Schutz der Tankebene bei einem Auffahrunfall bei gleichzeitig geringer Gewichtszunahme der Crashstruktur bzw. des Fahrzeugs.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Dachbereich
- 4
- Fahrbahn
- 6
- Fahrgastraum
- 8
- Laderaum
- 10
- Heckbereich
- 20
- Crashstruktur
- 22
- Heckklappe
- 22.1
- Drehachse
- 23
- Ausrichtwinkel
- 24
- Deformationsmodul
- 24.1
- Hauptrichtung des Deformationsmoduls
- 26
- steife Heckstruktur
- 30
- hinteres Seitenteil
- 32
- Einfüllstutzen
- 34
- Tankebene
- 40
- Kollisionsgegner
- Z
- Fahrzeughochrichtung
- PB
- deformierbarer Pufferbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0122257 A1 [0003]
- DE 10254494 A1 [0004]
