DE102012112419A1

DE102012112419A1 - Vorrichtung zur Aufnahme von mechanischer Energie für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102012112419A1
Application number: DE102012112419.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph WEZEL
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: KR101519750B1; DE102012112419B4; FR2999516B1; FR2999516A1; KR20140078553A; US9039071B2; US20140167449A1; JP5695725B2; CN103863230A; JP2014122020A; CN103863230B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Aufnahme von mechanischer Energie für Kraftfahrzeuge, wobei die Vorrichtung (1) eine wabenartige Hohlraumstruktur (2) aufweist und zwischen einem ersten Karosserieabschnitt (3) und einem zweiten Karosserieabschnitt (4) angeordnet ist. Damit bei einem Crashfall die Karosserieabschnitte (3, 4) sich nicht gegeneinander verschieben, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung (1) bei der Aufnahme von mechanischer Energie verformbar ist, wobei die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten (3, 4) erzeugt. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Drehpunkt (12) aufweist, um den die Vorrichtung (1) bei einer Deformation drehend verformbar ist, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten (3, 4) erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von mechanischer Energie für Kraftfahrzeuge, wobei die Vorrichtung eine wabenartige Hohlraumstruktur aufweist und zwischen einem ersten Karosserieabschnitt und einem zweiten Karosserieabschnitt angeordnet ist.
Aus der DE 20 46 251 C3 ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Bei der vorbekannten Vorrichtung zur Aufnahme von mechanischer Energie ist ein deformierbares Vorderteil von Karosserien für Kraftfahrzeuge vorgesehen, das in einer Ersatzradmulde des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und im Fall von Frontalzusammenstößen das Ersatzrad in waagrechter Lage daran hindert durch die Spritzwand in das Insassenabteil oder in einen Brennstofftank gedrückt zu werden. Dabei ist vorgesehen, dass der Kraftfluss im Crashfall nicht über das Ersatzrad abgeleitet wird, sondern von der Stoßstange über ein Abstützblech und ein Verstärkungsblech aufgenommen wird. Außerdem ist vorgesehen, dass das Ersatzrad im Crashfall hinten nach oben geführt wird.
Aus der DE 102 21 299 C1 ist eine Crashstütze bekannt, die bei einem Stoß schützend und energieaufnehmend wirkt. Zu diesem Zweck weist die vorbekannte Crashstütze eine frontseitige Einhakverbindung und am hinteren freien Ende eine Abstützung zu einem Träger auf.
Bei den vorbekannten Vorrichtungen kann es problematisch sein, dass im Crashfall eine Verschiebung der Bauteile auftritt und die vom Crash hervorgerufene Energie nicht auf die Karosserie des Fahrzeugs abgeleitet wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass die Energie aus einem Crashfall oder einem Unfallszenario auf die Karosseriestruktur des Fahrzeugs abgeleitet wird.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung bei der Aufnahme von mechanischer Energie verformbar ist, wobei die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten erzeugt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Karosserieabschnitte nicht übereinander geschoben werden. Die Karosserieabschnitte sollen im Crashfall nicht übereinander geschoben werden, da dies weniger Energie aus dem Crashfall absorbieren würde. Die vorliegende Erfindung sorgt dafür, dass die Karosserieabschnitte nicht übereinander geschoben werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist eine Nase ausgebildet, deren Querschnitt einen wabenförmigen Hohlrauch aufweist. Dabei wirkt die Nase mit einem Vorsprung am ersten Karosserieabschnitt derart zusammen, dass bei einer Deformation der Vorrichtung der Vorsprung von der deformierten Nase zumindest teilweise umschlossen wird. Durch diese Maßnahme wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Karosserieabschnitt und der Vorrichtung realisiert.
Die Vorrichtung weist eine Tasche auf, in die der zweite Karosserieabschnitt ragt, wobei die Tasche zwei im Wesentlichen zueinander parallele Wände aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die eine Wand der Tasche einen Drehpunkt aufweist, um den die Vorrichtung bei einer Deformation drehend verformbar ist, und wobei die andere Wand der Tasche an den zweiten Karosserieabschnitt anlegbar ist, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten erzeugbar ist. Durch diese Maßnahme wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem zweiten Karosserieabschnitt realisiert, wodurch der Kraftfluss zwischen den beiden Karosserieabschnitten geschlossen ist und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten realisiert ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass nach einer Deformation der Vorrichtung der Kraftfluss zwischen dem ersten Karosserieabschnitt und dem zweiten Karosserieabschnitt geschlossen ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die den Drehpunkt aufweisende Wand der Tasche zumindest teilweise eine größere Materialstärke aufweist als die anderen Teile der wabenartigen Hohlraumstruktur. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
Vorzugsweise ist der erste Karosserieabschnitt ein Kofferraumbereich des Kraftfahrzeugs und der zweite Karosserieabschnitt mit einem Fahrgastzellenbereich des Kraftfahrzeugs verbunden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass eine zentrale Aufnahme für eine Schraubenverbindung mit dem zweiten Karosserieabschnitt vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme ist lediglich eine Schraube zur Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung notwendig.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in deren Einbaulage;
2 eine der 1 entsprechende Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit teilweise erfolgter Krafteinleitung und
3a eine weitere Schnittdarstellung der Vorrichtung sowie
3b eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In der 1 ist eine Schnittdarstellung gezeigt, bei der eine Vorrichtung 1 zur Aufnahme von mechanischer Energie für Kraftfahrzeuge dargestellt ist. Dabei weist die Vorrichtung 1 eine wabenartige Hohlraumstruktur 2 auf, und ist zwischen einem ersten Karosserieabschnitt 3 und einem zweiten Karosserieabschnitt 4 angeordnet. Der erste Karosserieabschnitt 3 ist dabei beispielsweise ein Kofferraumbereich des Kraftfahrzeugs, während der zweite Karosserieabschnitt 4 mit einem Fahrgastzellenbereich des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der in 1 mit dem Bezugszeichen 7 versehene Pfeil stellt die Krafteinwirkung auf die Vorrichtung 1 in einem Crashfall dar. Der Gedanke ist es, dass die Vorrichtung 1 sich bei der Aufnahme von mechanischer Energie verformt und dabei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten 3, 4 erzeugt. Dazu weist die Vorrichtung eine Nase 5 auf, deren Querschnitt ebenfalls einen wabenförmigen Hohlraum 2 aufweist. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, wirkt die Nase 5 mit einem Vorsprung 6 am ersten Karosserieabschnitt 3 derart zusammen, dass bei einer Deformation der Vorrichtung 1 der Vorsprung 6 von der deformierten Nase 5 zumindest teilweise umschlossen wird. Weiter weist die Vorrichtung 1 eine Abstützfläche 9 auf, die mit einer weiteren Abstützfläche 13, die am ersten Karosserieabschnitt 3 ausgebildet ist, zusammenwirkt. In der in 1 dargestellten Einbaulage der Vorrichtung 1 in einem unverformten Zustand befindet sich zwischen der Nase 5 und dem Vorsprung 6 ein Spalt d1 und zwischen der Abstützfläche 9 und der Abstützfläche 13 ein Spalt d2. Die Spaltmaße d1 und d2 werden zum Einbau der Vorrichtung 1 benötigt. Wie der 1 weiter entnehmbar ist, wird die Vorrichtung 1 mit einer Schraubenverbindung durch eine zentrale Aufnahme 8 mit dem zweiten Karosserieabschnitt 4 fest verbunden. Die zentrale Aufnahme 8 sorgt dafür, dass nur eine einzige Schraube zur Montage und zum Einbau der Vorrichtung 1 notwendig ist. Dadurch wird der Einbau der Vorrichtung 1 erheblich erleichtert.
In der 2 ist dargestellt, dass ein Teil der Kraft aus einem Crashfall bereits in die Vorrichtung 1 eingeleitet ist. Dabei ist das Bauteil 3 im Gegensatz zur 1 bereits nach rechts verschoben und der Spaltabstand d1 ist geschlossen. Der Vorsprung 6 ist mit der Nase 5 derart in Eingriff gebracht worden, dass sich die Nase 5 verformt hat. Bei der Verformung der Nase 5 hat sich diese aufgrund der wabenartigen Hohlraumstruktur 2 um den Vorsprung 6 gelegt und die Nase 5 umschließt den Vorsprung 6 zumindest teilweise. Die Kraft in Richtung des Pfeils 7 wird damit von dem Karosserieabschnitt 3 in die Vorrichtung 1 geleitet. Die Verformung der Nase 5 wird durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 10 verdeutlicht.
Die 3a und b verdeutlichen das Wirkprinzip der Vorrichtung 1. In der 3a ist die Vorrichtung 1 im Gegensatz zu den 1 und 2 ohne die angrenzenden Karosserieabschnitte 3, 4 dargestellt. Die in der 3 dargestellte Situation entspricht der in 2 dargestellten Situation. Dabei ist die Nase 5 der Vorrichtung 1 bereits deformiert. Im vorderen Bereich der Vorrichtung 1 befindet sich die Abstützfläche 9. Wie der 3a weiter entnehmbar ist, weist die Vorrichtung 1 eine Tasche 11 auf, in die der zweite Karosserieabschnitt 4 in der Einbaulage ragt. Die Tasche 11 weist zwei im Wesentlichen zueinander parallele Wände 14 und 15 auf. Die Wand 15 der Tasche 11 beinhaltet einen Drehpunkt 12, um den die Vorrichtung 1 bei einer Deformation im Crashfall drehend verformbar ist. Die andere Wand 14 der Tasche 11 legt sich nach der durch die Deformation verursachte Drehung an den zweiten Karosserieabschnitt 4 an, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Vorrichtung 1 und dem Karosserieabschnitt 4 realisiert wird.
Um die Funktion der Vorrichtung 1 näher zu erläutern, ist in der 3b eine schematische Darstellung abgebildet, die das Wirkprinzip der Vorrichtung 1 im Crashfall erläutert. Wie bereits ausgeführt, wird bei einer Teilkrafteinleitung über den Karosserieabschnitt 3 zunächst der Vorsprung 6 mit der Nase 5 in Eingriff gebracht. Dadurch verformt sich die Nase 5 und vollzieht eine Teildrehbewegung in Richtung auf den Karosserieabschnitt 3 zu, was durch den Kraftpfeil 10‘ in 3b angedeutet ist. Bei einer weiteren Krafteinleitung über den Karosserieabschnitt 3 kommt die Abstützfläche 13 des Karosserieabschnitts 3 zur Anlage an die Abstützfläche 9 der Vorrichtung 1, was durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 16 angedeutet ist. Nachdem der Karosserieabschnitt 3 über seine Abstützfläche 13 mit der Vorrichtung 1 in Kontakt steht, verdreht sich die Vorrichtung 1 um ihren Drehpunkt 12, was mit dem Bewegungspfeil 10 angedeutet ist. Dadurch bewegt sich die Wand 14 der Tasche 11 in Richtung des Bewegungspfeils 15 auf den zweiten Karosserieabschnitt 4 zu, so dass der Karosserieabschnitt 4 in der Tasche 11 zwischen den beiden Wänden 14, 15 verklemmt wird. Der Gedanke ist es also, dass die Vorrichtung 1 eine Eigendrehung bzw. eine bauartbedingte Drehung um den Drehpunkt 12 in der Art eines Klapphebels ausführt und die Karosserieabschnitte 3 und 4 somit kraftschlüssig miteinander verbindet.
Bei einem Crashfall wird also zunächst die Nase 5 durch den Vorsprung 6 des Karosserieabschnitts verformt und damit die Vorrichtung 1 mit dem Karosserieabschnitt 3 in Wirkverbindung gebracht. Eine weitere Bewegung des Karosserieabschnitts 3 in der 3b nach rechts bringt die Abstützfläche 13 des Karosserieabschnitts 3 mit der Abstützfläche 9 der Vorrichtung 1 in Eingriff. Dadurch wird eine innere Drehung der Vorrichtung 1 um den Drehpunkt 12 hervorgerufen und die Wand 14 der Tasche 11 legt sich an den zweiten Karosserieabschnitt 4 an und klemmt diesen ein. Dadurch ist der Karosserieabschnitt 4 in der Tasche 11 durch die Wände 14, 15 eingeklemmt. Die Klemmwirkung bewirkt, dass bei einer weiteren Krafteinleitung über den Karosserieabschnitt 3 keine weitere Verschiebung der Karosserieabschnitte 3, 4 zueinander möglich ist. Eine weitere Krafteinleitung auf den Karosserieabschnitt 3 bewirkt, dass diese Kraft über die Vorrichtung 1 in den Karosserieabschnitt 4 abgeleitet wird.
Der Hauptgedanke der Erfindung ist es, dass die Vorrichtung 1 im Crashfall konstruktionsbedingt einen Kraftschluss zwischen dem Karosserieabschnitt 3 und der Vorrichtung sowie einen weiteren Kraftschluss zwischen der Vorrichtung und dem Karosserieabschnitt 4 realisiert, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten 3, 4 erzeugt wird und ein vertikales Ausweichen eines der beiden Karosserieabschnitte 3, 4 vermieden wird. Dazu ist die Vorrichtung so konstruiert, dass sie in der Art eines Klapphebels eine Drehbewegung um einen Drehpunkt durchführt und dass sich die Vorrichtung 1 jeweils mit den Karosserieabschnitten 3, 4 verklemmt. Die Vorrichtung 1 ist aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt, um ein möglichst geringes Wert zum Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs beizutragen. Wie den 1, 2, 3a entnehmbar ist, ist die den Drehpunkt 12 aufweisende Wand 15 der Tasche 11 zumindest teilweise mit einer größeren Materialstärke versehen, damit die Vorrichtung beim Verdrehen bzw. bei der Deformation nicht bricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2046251 C3 [0002]
DE 10221299 C1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Aufnahme von mechanischer Energie für Kraftfahrzeuge, wobei die Vorrichtung (1) eine wabenartige Hohlraumstruktur (2) aufweist und zwischen einem ersten Karosserieabschnitt (3) und einem zweiten Karosserieabschnitt (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) bei der Aufnahme von mechanischer Energie verformbar ist, wobei die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten (3, 4) erzeugt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorrichtung (1) eine Nase (5) ausgebildet ist, deren Querschnitt einen wabenförmigen Hohlraum aufweist und die mit einem Vorsprung (6) am ersten Karosserieabschnitt (3) derart zusammenwirkt, dass bei einer Deformation der Vorrichtung (1) der Vorsprung (6) von der deformierten Nase (5) zumindest teilweise umschlossen wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung(1) eine Tasche (11) aufweist, in die der zweite Karosserieabschnitt (4) ragt, wobei die Tasche (11) zwei im Wesentlichen zueinander parallele Wände (14, 15) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wand (15) der Tasche (11) einen Drehpunkt (12) aufweist, um den die Vorrichtung (1) bei einer Deformation drehend verformbar ist, und die andere Wand (14) der Tasche (11) an den zweiten Karosserieabschnitt (4) anlegbar ist, sodass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Karosserieabschnitten (3, 4) erzeugbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Deformation der Vorrichtung (1) der Kraftfluss zwischen dem ersten Karosserieabschnitt (3) und dem zweiten Karosserieabschnitt (4) geschlossen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Drehpunkt (12) aufweisende Wand (15) der Tasche (11) zumindest teilweise eine größere Materialstärke aufweist als die anderen Teile der wabenartigen Hohlraumstruktur (2).
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Karosserieabschnitt (3) ein Kofferraumbereich des Kraftfahrzeugs ist und dass der zweite Karosserieabschnitt (4) mit einem Fahrgastzellenbereich des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Aufnahme (8) für eine Schraubenverbindung mit dem zweiten Karosserieabschnitt (4) vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme ist lediglich eine Schraube zur Montage des Crashanschlags notwendig.