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Die Erfindung betrifft eine Knautschzone, insbesondere eine Vorbaustruktur, eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Energieabsorptionselement für eine solche Knautschzone.
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In 1 ist in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht eine derartige, als Vorbaustruktur 10 eines Personenkraftwagens ausgebildete Knautschzone gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Dabei ist eine – in Vorwärtsfahrtrichtung betrachtet – linke Seite der Vorbaustruktur 10 erkennbar, welche einen Längsträger 12 einer mittleren bzw. ersten Längsträgerebene LT1 umfasst. Dieser Längsträger 12 wird üblicherweise auch als Hauptlängsträger bzw. die Längsträgerebene LT1 auch als Hauptlängsträgerebene bezeichnet. Ein spiegelsymmetrisch identischer Längsträger 12 befindet sich auf der nicht dargestellten rechten Fahrzeugseite. Vorderseitig dieser jeweiligen Längsträger 12 ist jeweils ein Energieabsorptionselement 14, welches üblicherweise auch als Crashbox bezeichnet wird, unter Vermittlung jeweiliger Schrauben abgestützt. Vorderseitig der Energieabsorptionselemente 14 erstreckt sich ein Biegequerträger 16 eines nicht weiter erkennbaren Stoßfängers horizontal und in Fahrzeugquerrichtung. Oberhalb des Längsträgers 12 sind von einer oberen, zweiten Längsträgerebene LT2 ein seitlicher Längsträger 18 auf Höhe einer Kotflügelbank sowie Längsträgerabschnitte 20, 22 erkennbar, welche über ein Querelement 24 mit dem Längsträger auf der nicht dargestellten rechten Seite verbunden sind. An diesem Querelement 29 stützt sich ein Fortsatz 26 vor der oberen Längsträgerebene LT2 ab, welcher sich nach unten hin bis zur ersten Längsträgerebene LT1 erstreckt. Unterseitig des Längsträgers 12 der ersten Längsträgerebene LT1 ist ein weiterer Längsträger 26 eines Integralträgers 28 erkennbar, welcher sich auf Höhe einer unteren bzw. dritten Längsträgerebene LT3 erstreckt. Der Integralträger 28 hat üblicherweise die Funktion eines Hilfsrahmens bzw. eines Fahrschemels, wobei dieser eine ausstreifende Funktion für die Vorbaustruktur 10 hat und unterseitig an den jeweiligen Längsträgern 12 angeschraubt ist. Am jeweiligen seitlichen Längsträger 26 der unteren Längsträgerebene LT3 stützt sich nach vorne hin ein jeweiliges weiteres Energieabsorptionselement 30 ab.
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Insgesamt ist somit erkennbar, dass in den unterschiedlichen Längsträgerebenen LT1, LT3 jeweils separate Energieabsorptionselemente 30 vorgesehen sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Knautschzone sowie ein Energieabsorptionselement der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich die Unfalleigenschaften des Kraftwagens insbesondere beim sogenannten Reparaturunfall und beim sogenannten Hochgeschwindigkeitsunfall verbessert lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Knautschzone mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Außerdem wird die Aufgabe durch ein Energieabsorptionselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Knautschzone der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher verbesserte Unfalleigenschaften des Kraftwagens insbesondere bei einem Reparaturunfall bzw. bei einem Hochgeschwindigkeitsunfall zu erreichen sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an den einander seitlich zugeordneten Längsträgern ein jeweiliges Energieabsorptionselement zumindest mittelbar abgestützt ist, welches sich über die zumindest zwei Längsträgerebenen erstreckt. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß pro Fahrzeugseite ein jeweiliges Energieabsorptionselement eingesetzt, welches sich in Fahrzeughochrichtung über zumindest zwei Längsträgerebenen erstreckt. Im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik werden somit pro Fahrzeugseite mehrere Energieabsorptionselemente bzw. Crashboxen durch eine einzige, große Crashbox mit einem insgesamt deutlich größeren Querschnitt ersetzt, welche größere Unfallkräfte im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung aufnehmen kann. Durch die Erhöhung des Lastniveaus des jeweiligen Energieabsorptionselements, welches sich beispielsweise durch die großflächige Anlage des Energieabsorptionselements an einer Barriere bzw. einem Unfallpartner einstellt, ergeben sich deutlich geringere Intrusionstiefen im Falle eines Reparaturunfalls. Zudem kann die durch die Absorption von Unfallenergie erreichte Fahrzeugverzögerung insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsunfällen reduziert werden, was zu einer deutlich geringeren Insassenbelastung führt.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Erstreckung des jeweiligen Energieabsorptionselements über einen erheblichen Höhenbereich. Da die Energieabsorption über eine größere Fläche bzw. eine größere Höhe als bislang erfolgt und somit das gegnerische Fahrzeug bzw. eine Barriere besser abgestützt wird, ergibt sich auch eine bessere Kompatibilität des jeweiligen Kraftwagens mit dem Unfallpartner. Mit anderen Worten ist damit eine entsprechende Abstimmung des jeweiligen Kraftwagens auf unterschiedliche Unfallpartner oder Hindernisse auf verbesserte Weise möglich.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Knautschzone besteht darin, dass die jeweiligen Längsträger – bzw. Lastebenen unter Vermittlung des jeweils zugehörigen Energieabsorptionselements steif miteinander verbunden werden können. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine vorteilhafte Fahrzeugsteifigkeit, insbesondere eine verbesserte Torsionssteifigkeit und Quersteifigkeit.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Knautschzone ergibt sich durch die größeren Bauteilquerschnitte, welche bei den Energieabsorptionselementen zum Einsatz kommen könnten. Hierdurch ergeben sich bessere Leichtbau-Möglichkeiten und Kombinationen mit anderen Absorptionsmaterialien.
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Des Weiteren zeichnet sich die neuartige Knautschzone dadurch aus, dass die Anzahl der Anbauteile reduziert und demzufolge die Gesamtkosten für die Herstellung der Knautschzone reduziert werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das jeweilige Energieabsorptionselement unter Vermittlung eines zugeordneten Lastverteilungselements, welches sich über die zumindest zwei Längsträgerebenen erstreckt, an den seitlich zugeordneten Längsträgern einer Fahrzeugseite abgestützt. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Abstützung des jeweiligen Energieabsorptionselements über mehrere Längsträgerebenen bzw. Lastebenen hinweg. Die Lastverteilelemente sind dabei vorzugsweise als Lastverteilplatten ausgebildet, welche eine besonders günstige Befestigung und Lastverteilung der Energieabsorptionselemente gewährleisten. In diesem Zusammenhang hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Energieabsorptionselemente lösbar an den zugeordneten Lastverteilelementen, insbesondere den Lastverteilplatten, befestigt sind. Im Falle einer Deformation des jeweiligen Energieabsorptionselements, beispielsweise bei einem Reparaturunfall kann somit auf einfache Weise ein Austausch erfolgen.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn außenseitig an dem jeweiligen Energieabsorptionselement ein Querträger, insbesondere eines Stoßfängers, abgestützt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Lastverteilung im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Querträgers.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die an den einander seitlich zugeordneten Längsträgern zumindest mittelbar abgestützten jeweiligen Energieabsorptionselemente sich über drei Längsträgerebenen erstrecken. Somit wird eine besonders hohe Kompatibilität des jeweiligen Kraftwagens zu einem Unfallpartner bzw. einer sonstigen Barriere ermöglicht.
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Das jeweilige Energieabsorptionselement ist dabei vorzugsweise zumindest partiell aus einer Wabenstruktur, einem Schaummaterial oder dgl. gebildet, um eine günstige Absorption von Aufprallenergie zu erreichen.
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Die vorstehen beschriebene Knautschzone eignet sich insbesondere als Vorbaustruktur eines Personenkraftwagens. Gleichwohl gilt es im Rahmen der Erfindung als mit umfasst zu betrachten, dass auch eine Heckstruktur oder eine Knautschzone eines Transporters oder eines anderen Kraftwagens als derartige Knautschzone ausgebildet sein kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Knautschzone in Form einer Vorbaustruktur eines Personenkraftwagens gemäß dem Stand der Technik; und in
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2 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Knautschzone in Form einer Vorbaustruktur eines Personenkraftwagens gemäß der Erfindung mit einem jeweiligen Längsträger einer ersten Längsträgerebene und mit Längsträgern einer oberen und unteren Längsträgerebene, an welchen jeweils seitlich zugeordnet ein jeweiliges Energieabsorptionselement abgestützt ist, welches sich vorliegend über alle drei Längsträgerebenen erstreckt.
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Während 1 eine Knautschzone in Form einer Vorbaustruktur 10 eines Personenkraftwagens gemäß dem Stand der Technik zeigt, ist in 2 ausschnittsweise in Perspektivansicht eine Knautschzone gemäß der Erfindung gezeigt. Genauer gesagt ist der – in Vorwärtsfahrtrichtung betrachtet – linke Bereich einer Vorbaustruktur 40 eines Personenkraftwagens dargestellt.
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Die Vorbaustruktur 40 umfasst einen jeweiligen seitlichen Längsträger 42 einer mittleren bzw. ersten Längsträgerebene LT1, welche üblicherweise auch als Hauptlängsträgerebene bezeichnet wird. Oberseitig des der jeweiligen Fahrzeugseite zugeordneten Längsträgers 42 sind von einer oberen bzw. zweiten Längsträgerebene LT2 ein Längsträger 44 auf Höhe einer Kotflügelbank sowie jeweilige Längsträgerabschnitte 46, 48 erkennbar, welche vorderseitig über ein Querelement 50 untereinander bzw. mit jeweiligen Längsträgern bzw. Längsträgerabschnitten der zweiten Längsträgerebene LT2 auf der anderen Fahrzeugseite verbunden sind. Unterseitig des Längsträgers 42 der entsprechenden linken Fahrzeugseite ist ein Längsträger 52 einer unteren bzw. dritten Längsträgerebene LT3 erkennbar. Dieser Längsträger 52 ist Teil eines rahmenartigen Integralträgers 54, bei welchem die seitlichen Längsträger 52 jeder Fahrzeugseite unter Vermittlung eines vorderen und eines hinteren Trägerelements 54, 56 miteinander verbunden sind. Der Integralträger 58 ist dabei unterseitig der jeweiligen Längsträger 42 verschraubt.
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Die Besonderheit der vorliegenden Knautschzone bzw. Vorbaustruktur 40 liegt nun darin, dass vorderseitig der einander – im vorliegenden Fall auf der linken Fahrzeugseite – zugeordneten Längsträger 42, 44, 52 ein jeweiliges Energieabsorptionselement 60 zumindest mittelbar abgestützt ist, welches sich über zumindest zwei Längsträgerebenen – im vorliegenden Fall sogar über alle drei Längsträgerebenen LT1, LT2, LT3, erstreckt. Hierzu ist vorderseitig der jeweiligen Längsträger 42, 44, 52 ein Lastverteilelement in Form einer Lastverteilplatte 62 durch Schweißen oder ein anderes Fügeverfahren oder auf mechanischem Wege befestigt, an dessen Vorderseite das Energieabsorptionselement 60 abgestützt ist. Die Lastverteilplatte 62 ist demzufolge nach hinten hin über die Längsträger 42, 44, 52 aller drei Längsträgerebenen LT1, LT2, LT3 abgestützt; damit einhergehend ist auch das Energieabsorptionselement 60 (mittelbar) über die Längsträger 42, 44, 52 aller drei Längsträgerebenen LT1, LT2, LT3 abgestützt. Die Befestigung des Energieabsorptionselements 60 an dem Lastverteilelement bzw. der Lastverteilplatte 62 erfolgt dabei beispielsweise durch Schraubverbindungen oder dergleichen, so dass es im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung – insbesondere bei einem sogenannten Reparaturunfall – auf einfache Weise abgenommen und ausgetauscht werden kann. Durch das Lastverteilelement bzw. die Lastverteilplatte 62 ergibt sich demzufolge einerseits eine mittelbare Abstützung des Energieabsorptionselements 60 an den zugehörigen Längsträgern 42, 44, 52 und andererseits eine entsprechende lösbare Halterung. Die gemäß dem Stand der Technik auf Höhe der jeweiligen Lastpfade angeordneten separaten Energieabsorptionselemente, wie diese im Zusammenhang mit 1 beschrieben worden sind, können somit entfallen. Vielmehr wird die Lastverteilplatte 62 durch ein geeignetes Fügeverfahren auf die drei bestehenden Lastpfade LT1, LT2, LT3 verteilt befestigt. Auf dieser Lastverteilplatte 62 wird dann das zugehörige Absorptionselement 60 beispielsweise über die gesamte Höhe befestigt, wobei – wie dies vorliegend gezeigt ist – auch eine geringere Höhenerstreckung als die der Lastverteilplatte 62 denkbar ist.
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Wie des Weiteren aus 2 erkennbar ist, ist am vorderen Ende der Crashbox bzw. des Energieabsorptionselements 60 ein Querträger 64 des Stoßfängers abgestützt, welcher horizontal und in Fahrzeugquerrichtung zum Energieabsorptionselement auf der anderen Fahrzeugaußenseite hin verläuft. An dieser Stelle sei nochmals ausdrücklich angemerkt, dass im vorliegenden Fall entsprechende Elemente der Vorbaustruktur 40 auf der anderen Fahrzeugseite spiegelsymmetrisch identisch angeordnet sind.
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Das Energieabsorptionselement 60 hat somit gegenüber dem bisherigen Stand der Technik einen deutlich größeren Querschnitt und kann beispielsweise – zumindest partiell – aus einer Wabenstruktur oder einen Schaummaterial gebildet sein. Als Werkstoffe bieten sich hierbei Legierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen, oder aber Kunststoffe an.
