-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Frontpartie für ein Kraftfahrzeug, die im Hinblick auf den Fußgängerschutz bei Kollisionsunfällen optimiert ist.
-
Der Ablauf eines typischen Zusammenstoßes eines Fahrzeugs mit einem erwachsenen Fußgänger kann in verschiedene Phasen gegliedert werden. In einer ersten Phase kommt eine Stoßfängerverkleidung des Fahrzeugs mit einem Unterschenkel des Fußgängers in Kontakt und schiebt diesen vor sich her. Dadurch kommt der Körper des Fußgängers ins Kippen, und in einer zweiten Phase schlagen Rumpf und Oberschenkel schräg von oben auf die Haube des Fahrzeugs auf. Um einen befriedigenden Fußgängerschutz zu erreichen, muss die Frontpartie eines Kraftfahrzeugs sowohl gegen die in der ersten Phase von vorn einwirkende Belastung als auch gegen eine Belastung von oben in der zweiten Phase hinreichend nachgiebig sein. Dabei ergibt sich das Problem, dass ein oberer vorderer Bereich der Frontpartie an beiden Phasen des Zusammenstoßes beteiligt sein und dabei verformt werden kann, und dass eine dort angeordnete Energieabsorberstruktur, wenn ihre Steifigkeit ausgelegt ist, um einem schräg von oben auftreffenden Oberschenkel einen angemessenen Verformungswiderstand entgegenzusetzen, im Allgemeinen in der ersten Phase der Kollision, während die Unterschenkel in Kontakt mit der Stoßfängerverkleidung sind, aber die Aufschlagbewegung auf die Haube noch nicht eingesetzt hat, einem von vorn einwirkenden Druck gegenüber wenig nachgiebig ist. Der Oberschenkel des Fußgängers wird daher von der Vorderkante einer solchen Energieabsorberstruktur hart getroffen, und insbesondere die Knie sind einer hohen Belastung ausgesetzt. Zwar ließe sich die Belastung der Knie durch eine globale Schwächung der Energieabsorberstruktur verringern, doch ist dann die Wahrscheinlichkeit hoch, dass sie den Aufschlag von oben in der zweiten Phase des Zusammenstoßes nicht ausreichend verzögern kann und der Körper auf im Wesentlichen nicht verformbare Teile des Fahrzeugs durchschlägt.
-
Aufgabe der Erfindung ist, eine Frontpartie für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die die Verletzungsgefahr in beiden Phasen einer Kollision mit einem Fußgänger reduziert.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Frontpartie für ein Kraftfahrzeug mit einer sich in Verlängerung einer Fronthaube nach vorn erstreckenden, eine nach oben gerichtete Auffangfläche aufweisenden ersten Energieabsorberstruktur die Energieabsorberstruktur wenigstens eine Schwachstelle aufweist, die die Auffangfläche in wenigstens zwei in Fahrzeuglängsrichtung gestaffelte Abschnitte gliedert. Wenn in der zweiten Phase des Zusammenstoßes der Oberschenkel eines Fußgängers von oben auf die Auffangfläche auftrifft, kann er von den wenigstens zwei Abschnitten der Energieabsorberstruktur aufgefangen werden, so dass die Abschnitte gemeinsam verformt werden, so dass die Energieabsorberstruktur einen zum Verzögern der Oberschenkel angemessenen, relativ hohen Verformungswiderstand aufbaut. Trifft hingegen in einer Anfangsphase des Zusammenstoßes ein vorderer der in Fahrzeugslängsrichtung gestaffelten Abschnitte der Energieabsorberstruktur auf die Beine des Fußgängers, dann verhindert die Schwachstelle, dass weiter hinten liegende Abschnitte wesentlich zum Verformungswiderstand der Energieabsorberstruktur beitragen. So wird in der ersten Phase des Zusammenstoßes ein niedriger, die Knie des Fußgängers schonender Verformungswiderstand erzielt.
-
Die Auffangfläche ist vorzugsweise nach vorn abschüssig, um in der zweiten Phase des Zusammenstoßes die Belastung durch die Oberschenkel des Fußgängers gleichmäßig verteilt abfangen zu können.
-
Ein Höchstmaß an Nachgiebigkeit gegenüber einem von vorn einwirkenden Druck ist erreichbar, wenn die Schwachstelle als ein Spalt zwischen den einzelnen Abschnitten der Energieabsorberstruktur ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Schwachstelle der Energieabsorberstruktur allerdings eine Nut. Sie ermöglicht es dem vordersten Abschnitt der Energieabsorberstruktur, einer von vorn einwirkenden Belastung in der ersten Phase des Zusammenstoßes durch Schwenken um eine entlang der Nut verlaufende Achse auszuweichen, ohne dabei Schäden an seiner inneren Struktur zu nehmen, die das Verformungsverhalten in der anschließenden zweiten Phase beeinflussen.
-
Die Schwachstelle sollte sich über die gesamte Breite der Energieabsorberstruktur erstrecken, um ein einheitliches Verformungsverhalten der Energieabsorberstruktur zu erzielen, unabhängig davon, an welchem Punkt der Kraftfahrzeug-Frontpartie der Fußgänger erfasst wird.
-
Vorzugsweise ist die Nut an einer der Auffangfläche gegenüberliegenden Innenfläche der Energieabsorberstruktur gebildet. Dies erleichtert ein Schwenken des vorderen Abschnitts der Auffangfläche ins Fahrzeuginnere in der ersten Phase des Zusammenstoßes, in eine Stellung, in der der Abschnitt weiterhin zum Verformungswiderstand der Energieabsorberstruktur gegen einen von oben einwirkenden Aufschlag beiträgt.
-
Die erste Energieabsorberstruktur kann eine die Auffangfläche bildende Außenplatte und eine Innenplatte umfassen, die abseits der Schwachstelle von der Außenplatte beabstandet ist.
-
Ein Zwischenraum zwischen Außen- und Innenplatte kann Versteifungsstrukturen enthalten. Diese können insbesondere eine Form von in Fahrzeugquerrichtung langgestreckten Rippen haben.
-
Ein Höchstmaß an Biegsamkeit entlang der Nut wird erreicht, wenn Außen- und Innenplatte einander entlang der Nut berühren.
-
Eine zweite Energieabsorberstruktur ist vorzugsweise zum Abfangen der Unterschenkel des Fußgängers vor einem Stoßfängerquerträger angeordnet, wobei ein Verformungsbereich der zweiten Energieabsorberstruktur, in welchem diese beim Zusammenstoß mit dem Fußgänger nachgibt, in Fahrzeuglängsrichtung mit der ersten Energieabsorberstruktur überlappen kann.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Frontpartie und einen darauf aufschlagenden, die zweite Phase eines Fußgängerzusammenstoßes simulierenden Oberschenkelimpaktor;
-
2 und 3 vergrößerte Darstellungen einer Energieabsorberstruktur der Kraftfahrzeug-Frontpartie aus 1 im Laufe einer Verformung durch einen Beinimpaktor;
-
4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der ersten Energieabsorberstruktur gemäß einer ersten Ausgestaltung;
-
5 einen Ausschnitt der ersten Energieabsorberstruktur gemäß einer zweiten Ausgestaltung;
-
6 einen Ausschnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung und
-
7 einen Ausschnitt der ersten Energieabsorberstruktur gemäß einer vierten Ausgestaltung.
-
1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch die Frontpartie einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Der vordere Teil einer Motorhaube 1 ist an einem Schlossquerträger 2 durch ein außerhalb der Schnittebene liegendes und daher in der Figur nicht gezeigtes Haubenschloss verankert und von dem Schlossquerträger 2 unterstützt. Seitliche Enden des Schlossquerträgers 2 sind in an sich bekannter und hier nicht dargestellter Weise mit Längsträgern der Karosserie verbunden, die sich an deren seitlichen Flanken entlang über einen Großteil der Länge des Fahrzeugs erstrecken. An ihren Enden sind die Längsträger über Crashboxen mit vorderen und hinteren Stoßfängerquerträgern verbunden, von denen der vordere, mit 3 bezeichnet, in der Figur zu sehen ist. Hinter dem Stoßfänger 3 und unter dem Schlossquerträger 2 befindet sich ein Kühler 4.
-
Eine vordere Verkleidung 5 der Kraftfahrzeugkarosserie erstreckt sich von einer Vorderkante der Motorhaube 1 aus zunächst in bündiger Verlängerung der Motorhaube 1 schräg abwärts nach vorn und zieht sich vor dem Stoßfängerquerträger 3 her nach unten. In der hier gezeigten Ausgestaltung umfasst die Verkleidung 5 mehrere im Vergleich zum Schlossquerträger 2 und Stoßfängerquerträger 3 leicht verformbare, in Kontakt mit einem Fußgänger nachgiebige Elemente wie etwa eine – meist aus Kunststoff geformte – Stoßfängerverkleidung 6, einen Hartschaumriegel 7, der – sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckend – die Stoßfängerverkleidung 6 mit dem Stoßfängerquerträger 3 verbindet, die Stoßfängerverkleidung 6 am Stoßfängerquerträger 3 abstützt und so eine untere Energieabsorberstruktur bildet, die in einer ersten Phase eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger, während dieser noch aufrecht steht, in Kontakt mit dessen Unterschenkel verformt wird. Des Weiteren umfasst die Verkleidung 5 einen an einer Oberkante der Stoßfängerverkleidung 6 angrenzenden Kühlergrill 8, ein Zwischenblech 9, das sich von der Oberkante des Kühlergrills 8 bis zum Rand der Motorhaube 1 erstreckt, und eine obere Energieabsorberstruktur 10. Die obere Energieabsorberstruktur 10 hat eine in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn abschüssige, das Zwischenblech 9 großflächig unterstützende Auffangfläche 11. Die obere Energieabsorberstruktur 10 ist ihrerseits an dem Schlossquerträger 2 und/oder den Längsträgern der Karosserie abgestützt.
-
2 zeigt die obere Energieabsorberstruktur 10 im Laufe einer Verformung durch einen Beinimpaktor 12, der die erste Phase eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger simuliert. Der Beinimpaktor 12 hat zwei durch ein das Kniegelenk nachbildendes Scharnier 13 verbundene Abschnitte, einen Unterschenkelabschnitt 14 und einen Oberschenkelabschnitt 15. Beide sind in 2 in aufrechter Orientierung gezeigt, entsprechend der Stellung der Beine eines Fußgängers zu Beginn eines Zusammenstoßes, bevor die Aufschlagbewegung von Oberschenkeln und Rumpf von oben auf die Motorhaube 1 einsetzt.
-
Wie anhand des in 1 gezeigten Profils der Kraftfahrzeug-Frontpartie leicht nachzuvollziehen, gelangt zunächst die Stoßfängerverkleidung 6 in Kontakt mit dem Unterschenkelabschnitt 14 und wird durch diesen eingedrückt, wobei der Hartschaumriegel 7 gestaucht wird. In einem fortgeschritten Stadium der Stauchung des Hartschaumriegels 7 gelangt der Oberschenkelabschnitt 15 in Kontakt mit einer Vorderkante des Zwischenblechs 9 und beginnt, die obere Energieabsorberstruktur 10 zu verformen. Bei einem realen Zusammenstoß bewirkt in diesem Stadium die Massenträgheit des Rumpfs des Fußgängers eine Drehung des Oberschenkels. Wenn die Nachgiebigkeit der oberen Energieabsorberstruktur 10 und der unteren schlecht aufeinander abgestimmt sind, wird die untere Energieabsorberstruktur durch den von der oberen 10 aufgefangenen Druck entlastet, wodurch insbesondere das Knie einer erheblichen Biegebelastung ausgesetzt wird.
-
Um dies zu vermeiden, ist bei dem hier gezeigten Beispiel die Energieabsorberstruktur 10 durch zwei sich über ihre gesamte Breite erstreckende Nuten 16, 17 in drei in Fahrzeuglängsrichtung gestaffelte Abschnitte 18, 19, 20 gegliedert. In 2 ist der vorderste dieser Abschnitte, 18, aus seiner punktiert dargestellten Ursprungsstellung durch den Oberschenkelabschnitt 15 ausgelenkt, und zwar ist er um eine in etwa entlang des Bodens der Nut 16 in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Achse 21 abwärts, ins Fahrzeuginnere hinein, geschwenkt.
-
Der Widerstand, den die Energieabsorberstruktur 10 einer Verformung durch einen wie in 1 gezeigt schräg von oben aufschlagenden Oberschenkelimpaktor 22 entgegensetzt, ist durch das Schwenken des Abschnitts 18 ins Fahrzeuginnere gegenüber der in 1 gezeigten intakten Konfiguration erhöht.
-
Je höher das Gewicht des angefahrenen Fußgängers ist, umso stärker ist die Verformung, der die Energieabsorberstruktur 10 vor dem Aufschlagen des Fußgängers auf die Haube ausgesetzt ist. Während bei einem Zusammenstoß mit einem Kind die Auslenkung des Abschnitts 18 geringer sein kann als in 2 gezeigt, kann durch einen heftigen Zusammenstoß mit einem schweren Fußgänger auch eine noch stärkere Verformung bewirkt werden, durch die, wie in 3 gezeigt, auch der mittlere Abschnitt 19 der Energieabsorberstruktur 10 ins Fahrzeuginnere hinein geschwenkt wird.
-
Je stärker die Energieabsorberstruktur 10 entlang der Nuten 16, 17 verbogen wird, umso größer ist hinterher ihre Ausdehnung in Aufprallrichtung des in 1 dargestellten, die zweite Phase des Zusammenstoßes nachbildenden Oberschenkelimpaktors 22, und dementsprechend größer ist auch ihr Widerstand gegen eine Verformung durch den Oberschenkelimpaktor 22. So passt sich die Widerstandsfähigkeit der Energieabsorberstruktur 10 gegen den Aufschlag des Oberschenkelimpaktors 22 automatisch der Schwere des Zusammenstoßes an. Je leichter der Fußgänger ist, umso geringer ist bei gegebener Kollisionsgeschwindigkeit die Verbiegung der Energieabsorberstruktur 10, und umso nachgiebiger ist folglich die Energieabsorberstruktur 10 gegen den Aufschlag des Fußgängers auf die Auffangfläche 11. So kann für Fußgänger mit unterschiedlichen Körpergewichten ein einheitlich niedriges Verletzungsrisiko erreicht werden.
-
4 zeigt schematisch den inneren Aufbau der Energieabsorberstruktur 10 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Die Auffangfläche 11 und eine ihr gegenüberliegende Unterseite der Energieabsorberstruktur 10 sind hier durch zwei getrennte, aus Blech, faserverstärktem Kunststoff oder dergleichen zugeschnittene Platten, als Außenplatte 23 bzw. Innenplatte 24 bezeichnet, gebildet. Die Platten 23, 24 weisen hier an Vorder- und Hinterkante der Energieabsorberstruktur 10 durch Klebung, Schweißung, Crimpen oder dergleichen miteinander verbundene Flansche 25 auf; denkbar ist aber auch, beide Platten 23, 24 einteilig aus Flachmaterial zuzuschneiden und nur an einem Rand durch Flansche 25 miteinander zu verbinden, oder die Platten 23, 24 einteilig als Hohlprofil zu extrudieren. Die Nuten 16, 17 sind durch zur Außenplatte 23 hin vorspringende Wellen in der Innenplatte 24 gebildet. Scheitel 26 der Nuten sind in 4 von der Außenplatte 23 jeweils durch einen schmalen Spalt beabstandet, so dass die Platten 23, 24 sich beim Einwärtsschwenken der Abschnitte 18 oder 19 im Bereich der Nuten 16, 17 gegeneinander verschieben können.
-
Es kann aber auch vorgesehen sein, die Dicke der Energieabsorberstruktur 10 im Bereich der Nuten 16, 17 minimal zu machen, indem die Scheitel 26 der Nuten 16, 17 die Außenplatte 23 entlang einer Linie oder gar flächig, wie in 5 dargestellt, berühren. Wenn nötig, können zum Erzielen der gewünschten Biegsamkeit der Energieabsorberstruktur 10 entlang der Nuten 16, 17 eine der Platten 23, 24 oder gar beide mit Schlitzen 27 versehen sein.
-
Die einzelnen Abschnitte 18, 19, 20 sind versteift durch eine Mehrzahl von Rippen 28, die jeweils mit beiden Platten 23, 24 fest verbunden sind. Im Falle der 4 bzw. 5 erstrecken sich die Rippen 28 geradlinig in Fahrzeugquerrichtung und können z. B. einteilig mit den Platten 23, 24 als Mehrkammer-Hohlprofil extrudiert sein.
-
Eine gute Versteifungswirkung bei geringer Wandstärke und entsprechend geringem Gewicht ist mit Rippen 28 zu erreichen, die, wie in 6 gezeigt, in Fahrzeugquerrichtung wellenförmig verlaufen und jeweils paarweise an Punkten 29 aneinander befestigt sind.
-
In Betracht kommt auch eine wellkartonähnliche Struktur mit wenigstens einer in Fahrzeuglängsrichtung wellenförmig zwischen Außen- und Innenplatte 23 bzw. 24 hin und her schwingenden Zwischenlage. 7 zeigt eine solche Struktur mit zwei gewellten Zwischenlagen 30 und einer sich in den Abschnitten 18, 19, 20 im Wesentlichen parallel zu den Platten 23, 24 erstreckenden Zwischenlage 31. Diese Struktur ist wie die der 4 zur Fertigung durch Extrudieren geeignet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Motorhaube
- 2
- Schlossquerträgere
- 3
- Stoßfängerquerträger
- 4
- Kühler
- 5
- Verkleidung
- 6
- Stoßfängerverkleidung
- 7
- Hartschaumriegel
- 8
- Kühlergrill
- 9
- Zwischenblech
- 10
- Energieabsorberstruktur
- 11
- Auffangfläche
- 12
- Beinimpaktor
- 13
- Scharnier
- 14
- Unterschenkelabschnitt
- 15
- Oberschenkelabschnitt
- 16
- Nut
- 17
- Nut
- 18
- Abschnitt
- 19
- Abschnitt
- 20
- Abschnitt
- 21
- Achse
- 22
- Oberschenkelimpaktor
- 23
- Außenplatte
- 24
- Innenplatte
- 25
- Flansch
- 26
- Scheitel
- 27
- Schlitz
- 28
- Rippe
- 29
- Punkt
- 30
- Zwischenlage
- 31
- Zwischenlage
