-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall, umfassend: ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, einen Druckkörper zur Kraftübertragung, und ein Metallband zur Absorption von Energie, wobei das Karosseriebauteil eine Führung für den Druckkörper aufweist, wobei das Karosseriebauteil wenigstens einen Befestigungspunkt oder Umlenkpunkt zur Befestigung oder Umlenkung des Metallbandes aufweist, wobei der Druckkörper wenigstens einen Befestigungspunkt oder Umlenkpunkt zur Befestigung oder Umlenkung des Metallbandes aufweist, und wobei das Metallband derart mit den Befestigungspunkten oder Umlenkpunkten des Karosseriebauteils und den Befestigungspunkten oder Umlenkpunkten des Druckköpers verkoppelt ist, dass das Metallband beim Einschieben des Druckkörpers in die Führung des Karosseriebauteils einer Zugbelastung ausgesetzt ist.
-
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer derartigen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
-
Auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, die die bei einem Fahrzeugaufprall entstehende Energie absorbieren, also aufnehmen sollen.
-
Derartige Vorrichtungen werden auch als „Crashbox” bezeichnet. Crashboxen sind beispielsweise zwischen den Stoßstangen bzw. Stoßfängern und dem Längsträger eines Fahrzeugs angeordnet. Bis zu einer bestimmten Aufprallgeschwindigkeit kann die gesamte Energie von der Crashbox aufgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass bis zu dieser Aufprallgeschwindigkeit nur die Crashbox beschädigt wird, während teure Schäden an weiteren Bauteilen, beispielsweise eine Verformung des Längsträgers, verhindert werden. Nach einem Unfall braucht dann lediglich die Crashbox ausgetauscht werden. Die Forderung nach einfach und kostengünstig austauschbaren Crashboxen ist auch durch günstigere Einstufungen in der Fahrzeugversicherung begründet.
-
Eine als Crashbox anzusehende Vorrichtung zur Absorption von Energie ist beispielsweise aus der
DE 41 28 768 A1 bekannt. Die dort gezeigte „Crashbox” wird in den
1A und
1B dargestellt sowie im speziellen Teil der Beschreibung näher erläutert.
-
Nachteilig an der beschriebenen Crashbox ist ihre Eigenschaft, dass die maximal aufnehmbare Energiemenge konstant ist und nicht verändert werden kann. Dies hat den Nachteil, dass die Crashbox nicht universell einsetzbar ist. Stattdessen müssen für unterschiedliche Fahrzeugtypen aufgrund ihrer unterschiedlichen Abmessungen und ihrer unterschiedlichen Fahrzeugmasse auch unterschiedliche Crashboxen konstruiert und eingesetzt werden, die an die jeweils erforderliche Menge an aufzunehmender Energie angepasst sind.
-
Aus der
US 3,694,019 A ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Menge der bei einem Aufprall aufzunehmenden Energie eingestellt werden kann. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Energie durch die plastische Verformung eines thermoplastischen Fadens aufgenommen wird, der um zwei relativ zueinander bewegliche Bolzen gewickelt wird. Die Menge der aufnehmbaren Energie kann angepasst werden, indem die Anzahl der Wicklungen verändert wird: Wenn mehr Fadenwicklungen vorgesehen sind, erhöht sich die Querschnittsfläche des energieabsorbierenden Materials und somit die Menge der aufnehmbaren Energie; wenn weniger Fadenwicklungen vorgesehen sind, verringert sich hingegen die Querschnittsfläche des energieabsorbierenden Materials und somit die Menge der aufnehmbaren Energie.
-
Obgleich die aus der
US 3,694,019 A bekannte Vorrichtung eine Einstellung der aufnehmbaren Energiemenge erlaubt, bleiben mehrere Nachteile evident. Zunächst hat sich die Erzeugung der Fadenwicklungen als besonders aufwändig herausgestellt.
-
Zudem hat der Einsatz von Kunstoffen als energieabsorbierendes Material den Nachteil einer im Vergleich zu Metallen geringeren thermischen und mechanischen Beständigkeit gegenüber bei Fahrzeugen zwangsläufig auftretenden Umwelteinflüssen wie Hitze, Kälte und Vibrationen.
-
Der Erfindung hegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene und zuvor näher dargestellte Vorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine beständige und gleichwohl leicht austauschbare Vorrichtung erhalten wird, bei der die Menge der bei einem Aufprall aufnehmbaren Energie eingestellt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass wenigstens ein Befestigungspunkt oder Umlenkpunkt relativ zu dem Karosseriebauteil und/oder dem Druckkörper beweglich und fixierbar gelagert ist.
-
Die Vorrichtung zeichnet sich zunächst durch ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs aus. Bei dem Karosseriebauteil handelt es sich vorzugsweise um ein tragendes Teil, beispielsweise um einen Längsträger. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Druckkörper zur Kraftübertragung auf. Der Druckkörper dient dazu, die bei einem Fahrzeugaufprall in den Stoßfänger eingeleiteten Kräfte aufzunehmen und weiterzuleiten. Vorzugsweise ist der Druckkörper aus Metall, insbesondere aus Stahl hergestellt, als Hohlkörper ausgebildet und an der Rückseite offen gestaltet. Zusätzlich kann der Druckkörper wenigstens im Bereich der Rückseite bis zu einer Kante an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen offen gestaltet sein. Zudem weist die Vorrichtung ein Metallband zur Absorption von Energie auf. Das Metallband soll bei einem Fahrzeugaufprall plastisch verformt, insbesondere gedehnt werden, wobei Energie absorbiert wird. Die Bestimmung des Metallbandes zur Absorption von Energie schließt natürlich nicht aus, dass auch andere Bauteile, insbesondere der Druckkörper, bei einem Fahrzeugaufprall ebenfalls Energie absorbieren. Das Karosseriebauteil weist eine Führung für den Druckkörper auf. Vorzugsweise ist der Druckkörper vor dieser Führung oder bereits teilweise in dieser Führung angeordnet, um bei einem Fahrzeugaufprall kontrolliert weiter in dieser Führung hinein geschoben werden zu können.
-
Das Karosseriebauteil der Vorrichtung weist wenigstens einen Befestigungspunkt oder Umlenkpunkt zur Befestigung oder Umlenkung des Metallbandes auf. Auch der Druckkörper weist wenigstens einen Befestigungspunkt oder Umlenkpunkt zur Befestigung oder Umlenkung des Metallbandes auf. Unter einem Befestigungspunkt wird ein Bereich verstanden, in dem das Metallband an dem Karosseriebauteil bzw. dem Druckkörper befestigt und mit dem entsprechenden Bauteil verbunden werden kann. Dies kann lösbar (z. B. durch eine Schraubverbindung) oder unlösbar (z. B. durch eine Schweißverbindung) erfolgen. Unter einem Umlenkpunkt wird hingegen ein Bereich verstanden, in dem das Metallband von dem Karosseriebauteil bzw. dem Druckkörper berührt und umgelenkt werden kann. Dies setzt nicht zwingend eine feste Verbindung voraus, stattdessen ist es ausreichend, dass das Metallband einen Umlenkpunkt umschlingt und auf diese Weise Kräfte in das Metallband eingeleitet werden können. Bei den Umlenkpunkten kann es sich beispielsweise um Schrauben handeln, die aufgrund des kreisförmigen Querschnitts ihres Schaftes besonders gut als Umschlingungspunkt für das Metallband geeignet sind und gleichzeitig zur Herstellung einer Verbindung mit anderen Bauteilen dienen können. Vorzugsweise sind die Befestigungspunkte und die Umlenkpunkte an jeweils anderen Bauteilen vorgesehen. Beispielsweise können an dem Druckkörper ausschließlich Befestigungspunkte vorgesehen sein, während an dem Karosseriebauteil ausschließlich Umlenkpunkte vorgesehen sein können oder umgekehrt.
-
Das Metallband ist derart mit den Befestigungspunkten oder Umlenkpunkten des Karosseriebauteils und den Befestigungspunkten oder Umlenkpunkten des Druckköpers verkoppelt, dass das Metallband beim Einschieben des Druckkörpers in die Führung des Karosseriebauteils einer Zugbelastung ausgesetzt ist. Vorzugsweise weist das Metallband im eingebauten Zustand bereits eine geringe Vorspannung auf, so dass sich die die plastische Verformung des Metallbandes – und somit die Energieabsorption – bereits zu Beginn des Fahrzeugaufpralls einstellt. In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass der Druckkörper ausschließlich über das Metallband und die – ohnehin vorhandenen – Befestigungspunkte und/oder Umlenkpunkte mit dem Karosseriebauteil verbunden ist. Auf diese Weise kann auf eine zusätzliche Verbindung, beispielsweise eine Verschraubung, verzichtet werden.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein Befestigungspunkt oder Umlenkpunkt relativ zu dem Karosseriebauteil und/oder dem Druckkörper beweglich und fixierbar gelagert ist. Mit anderen Worten sollen die Befestigungspunkte und/oder Umlenkpunkte ihre Lage insbesondere relativ zu dem Bauteil, an dem sie vorgesehen sind, verändern können und in der veränderten Lage gegenüber diesem Bauteil fixiert werden können. Vorzugsweise können die Befestigungspunkte bzw. Umlenkpunkte in wenigstens zwei unterschiedliche Stellungen bewegt und dort fixiert werden. Durch die Verstellbarkeit der Befestigungspunkte und/oder Umlenkpunkte wird erreicht, dass unterschiedlich lange Metallbänder eingesetzt werden können, so dass die Menge der zu absorbierenden Energie variabel an das Fahrzeugmodell angepasst werden kann. Zudem wird erreicht, dass auch bei gleich langen Metallbändern der Abstand zwischen dem Stoßfänger und dem Karosseriebauteil an das Fahrzeugmodell angepasst werden kann. Aufgrund dieser Eigenschaften kann die Vorrichtung als „Crashbox” in unterschiedlichen Fahrzeugtypen eingesetzt werden.
-
Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Druckkörper zwei Befestigungspunkte zur Befestigung des Metallbandes aufweist. Indem zwei Befestigungspunkte vorgesehen sind, können die beiden Enden des Metallbandes an jeweils einem dieser Befestigungspunkte befestigt werden. Vorzugsweise ist die Länge des Metallbandes wenigstens zweimal so groß wie der Abstand zwischen den beiden Befestigungspunkten, so dass das Metallband auch noch um einen oder mehrere Umlenkpunkte herumgeführt werden kann.
-
Zu dieser Ausgestaltung wird weiter vorgeschlagen, dass das Metallband an den Befestigungspunkten lösbar, stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Druckkörper verbunden ist. Eine lösbare Verbindung kann beispielsweise durch eine Verschraubung erreicht werden und hat den Vorteil, dass das Metallband – etwa nach einem Fahrzeugaufprall – einfach ausgetauscht werden kann. Eine stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch eine Verschweißung erreicht werden und hat den Vorteil, dass die Verbindung auch bei hohen mechanischen Belastungen (z. B. Vibrationen) sehr zuverlässig ist. Als Schweißverfahren haben sich für diesen Zweck insbesondere Metall-Inertgas-Schweißen (MIG), Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG) oder Widerstandsschweißen bewährt. Eine formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Bördeln erreicht werden und hat den Vorteil besonders geringer Herstellungskosten. Die beiden Verbindungsarten können kombiniert werden, so dass beispielsweise bei Bedarf im Bördelbereich ein Schweißpunkt gesetzt werden kann.
-
Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass der Druckkörper lösbar mit dem Karosseriebauteil verbunden ist. Eine lösbare Verbindung kann beispielsweise durch eine Verschraubung erreicht werden und hat den bereits zuvor erwähnten Vorteil, dass der Druckkörper – etwa nach einem Fahrzeugaufprall – einfach ausgetauscht werden kann.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Druckkörper lösbar mit einem Stoßfänger verbunden ist. Eine lösbare Verbindung kann beispielsweise durch eine Verschraubung erreicht werden und hat auch hier den Vorteil, dass der Druckkörper und der Stoßfänger – etwa nach einem Fahrzeugaufprall – unabhängig voneinander ausgetauscht werden können.
-
Eine weitere Lehre sieht vor, dass das Karosseriebauteil ein Längsträger eines Fahrzeugs ist. Insbesondere kann es sich bei dem Karosseriebauteil um einen vorderen oder hinteren Längsträger handeln. Längsträger zählen zu denjenigen Bereichen der Karosserie, die eine besonders hohe Steifigkeit aufweisen. Zudem erstrecken sich Längsträger regelmäßig bis kurz vor das vordere und hintere Ende des Fahrzeugs. Aus diesen Gründen stellen Längsträger eine besonders geeignete Befestigungsmöglichkeit für Crashboxen dar, die die Energie eines Frontal- oder Heckaufpralls aufnehmen sollen.
-
Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass das Karosseriebauteil wenigstens einen und insbesondere drei Umlenkpunkte zur Umlenkung des Metallbandes aufweist. Eine ungerade Anzahl von Umlenkpunkten hat den Vorteil, dass das Metallband nach wechselseitiger Umschlingung der Umlenkpunkte wieder in die ursprüngliche Richtung zurückgeführt werden kann.
-
Zu dieser Ausbildung der Vorrichtung wird weiter vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Umlenkpunkte relativ zu dem Karosseriebauteil beweglich und fixierbar gelagert ist. Mit anderen Worten sollen die Umlenkpunkte ihre Lage relativ zu dem Karosseriebauteil verändern können und in der veränderten Lage fixiert werden können. Durch die Verstellbarkeit der Umlenkpunkte wird erreicht, dass unterschiedlich lange Metallbänder eingesetzt werden können, so dass die Menge der zu absorbierenden Energie variabel an das Fahrzeugmodell angepasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich wird erreicht, dass auch bei gleich langen Metallbändern der Abstand zwischen dem Stoßfänger und dem Karosseriebauteil an das Fahrzeugmodell angepasst werden kann. Die Verstellbarkeit und Fixierbarkeit kann beispielsweise durch Schraubverbindungen erreicht werden.
-
Zu diesen beiden Ausgestaltungen wird weiter vorgeschlagen, dass die Umlenkpunkte einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und in länglichen Bohrungen oder Nuten geführt werden, die in dem Karosseriebauteil angeordnet sind. Der kreisförmige Querschnitt hat den Vorteil, dass das Metallband bei der Umlenkung gleichmäßig gekrümmt wird und daher auch bei hoher Belastung nicht reißt. Durch die Führung in länglichen Bohrungen oder Nuten kann eine bestimmte Bewegungs- bzw. Verstellrichtung vorgegeben werden. Zudem kann der Umfang der Verstellbarkeit durch Anschläge begrenzt werden.
-
Nach einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Metallband aus Stahl, insbesondere aus Leichtbaustahl, beispielsweise aus FeMn-Stahl hergestellt ist. Stahl hat eine besonders hohe Steifigkeit und zudem eine besonders hohe Zähigkeit. Daher können Metallbänder aus Stahl bei plastischer Verformung besonders hohe Energiemengen aufnehmen. Zudem bietet Stahl den Vorteil, dass er einfach mit benachbarten Bauteilen verschweißt werden kann. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Metallband aus Aluminium hergestellt ist. Dieses Material hat insbesondere den Vorteil einer geringen Masse.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass das Metallband eine Länge im Bereich zwischen 150 mm und 300 mm aufweist. Zudem ist vorgesehen, dass das Metallband eine Breite im Bereich zwischen 50 mm und 100 mm aufweist. Schließlich ist vorgesehen, dass das Metallband eine Dicke im Bereich zwischen 0,3 mm und 1,5 mm aufweist. Das Metallband ist vorzugsweise etwa rechteckig geformt Die angegebenen Dimensionen stellen einen optimalen Kompromiss aus Kompaktheit, Flexibilität und ausreichender Menge an aufnehmbarer Energie dar. Bauraumbedingt können auch Metallbänder mit geringerer Breite (< 50 mm) eingesetzt werden, wobei dann über die Dicke des Metallbandes das Energieaufnahmevermögen eingestellt werden kann.
-
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann in allen dargestellten Ausgestaltungen besonders vorteilhaft in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Die besondere Eignung hierfür ergibt sich insbesondere daraus, dass bei der Produktion von unterschiedlichen Fahrzeugen aus Kostengründen ein hoher Anteil von Gleichteilen angestrebt wird. Aufgrund der beschriebenen Eigenschaften kann die Vorrichtung an Fahrzeuge unterschiedlicher Masse und Größe angepasst werden und somit fahrzeugübergreifend eingesetzt werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen
-
1A: eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall im unbelasteten Zustand in einer Draufsicht,
-
1B: die Vorrichtung aus 1A im belasteten Zustand,
-
2A: eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall im unbelasteten Zustand in einer Draufsicht,
-
2B: die Vorrichtung aus 2A im belasteten Zustand,
-
3A: eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall im unbelasteten Zustand in einer Draufsicht, und
-
3B: die Vorrichtung aus 3A im belasteten Zustand.
-
1A zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung
1 zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall im unbelasteten Zustand in einer Draufsicht. Die in
1A gezeigte Vorrichtung entspricht weitgehend der aus der
DE 41 28 768 A1 bekannten „Stoßzehrvorrichtung” (dort insb.
1B,
2B). Dargestellt ist zunächst ein Karosseriebauteil
2 eines Kraftfahrzeugs und ein Druckkörper
3. Der Druckkörper
3 ist in einer Führung
4 des Karosseriebauteils
2 angeordnet und außerhalb der Führung
4 mit dem Karosseriebauteil
2 verschraubt. An der dem Karosseriebauteil
2 abgewandten Seite ist der Druckkörper
3 mit einem Stoßfänger
5 verbunden. Weiterhin ist ein Metallband
6 zur Absorption von Energie vorgesehen. Das Metallband
6 ist mit beiden Enden über jeweils einen Befestigungspunkt
7 mit dem Karosseriebauteil
2 verschraubt und wird mit seinem zwischen den Enden liegenden Bereich um den Druckkörper
3 herum gespannt. Die Rückseite des Druckkörpers
3 kann daher als Umlenkpunkt
8 angesehen werden. Das Metallband
6 ist derart zwischen die Befestigungspunkte
7 des Karosseriebauteils
2 und den Umlenkpunkt
8 des Druckkörpers
3 gespannt, dass das Metallband
6 beim Einschieben des Druckkörpers
3 in die Führung
4 des Karosseriebauteils
2 einer Zugbelastung ausgesetzt ist.
-
Der Druckkörper 3 kann nur in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 geschoben werden, wenn die über den Stoßfänger 5 eingeleitete Kraft eine bestimmte Grenze überschreitet, wie dies beispielsweise bei einem Frontalaufprall der Fall sein kann. Bei Überschreiten dieser Grenze löst sich der Druckkörper 3 von Haltearmen 9 ab, mit denen er zuvor über Sollbruchstellen 10 verbunden war.
-
In 1B ist die Vorrichtung aus 1A im belasteten Zustand dargestellt. Die bereits im Zusammenhang mit 1A beschriebenen Merkmale sind in 1B mit identischen Bezugszeichen versehen. Unter einem belasteten Zustand wird beispielsweise ein Zustand nach einem Aufprall und einer damit verbundenen plastischen Verformung des Metallbandes 6 verstanden. In 1B ist erkennbar, dass der Druckkörper 3 zusammen mit dem daran befestigten Stoßfänger 5 nach links in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 hineingedrückt wurde. Hierzu hat sich der Druckkörper 3 an beiden Sollbruchstellen 10 von den Haltearmen 9 abgelöst. Das Einschieben des Druckkörpers 3 in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 verursacht eine Zugbelastung des Metallbandes 6, die wiederum zu einer starken Dehnung des Metallbandes 6 führt. Das Metallband 6 nimmt bei seiner Dehnung die Energie des Aufpralls auf, ohne dass hierbei die übrigen Bauteile, insbesondere das Karosseriebauteil 2, beschädigt werden, und kann nach dem Aufprall relativ einfach und kostengünstig ausgetauscht werden.
-
2A zeigt eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall im unbelasteten Zustand in einer Draufsicht. Die bereits im Zusammenhang mit 1A und 1B beschriebenen Merkmale sind in 2A mit identischen Bezugszeichen versehen. Die in 2A gezeigte Vorrichtung 11 unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von der aus 1A und 1B bekannten Vorrichtung 1. Ein erster Unterschied liegt darin, dass die beiden Befestigungspunkte 7a, 7b zur Befestigung der Enden des Metallbandes 6 nicht an dem Karosseriebauteil 2, sondern an dem Druckkörper 3 vorgesehen sind. Stattdessen sind an dem Karosseriebauteil 2 drei Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c zur Umlenkung des Metallbandes 6 vorgesehen. Das Metallband 6 ist derart mit den beiden Befestigungspunkten 7a, 7b des Druckkörpers und den drei Umlenkpunkten 8a, 8b, 8c des Karosseriebauteils verkoppelt, dass das Metallband 6 beim Einschieben des Druckkörpers 3 in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 einer Zugbelastung ausgesetzt ist. Durch die Verkoppelung des Metallbandes 6 wird auch eine Positionierung des Druckkörpers 3 relativ zum dem Karosseriebauteil 2 erreicht, so dass die Haltearme 9 mit ihren Sollbruchstellen 10 lediglich optional vorhanden sind.
-
2B zeigt die Vorrichtung aus 2A im belasteten Zustand. Die bereits im Zusammenhang mit 1A, 1B und 2A beschriebenen Merkmale sind in 2B mit identischen Bezugszeichen versehen. Auch in 2B ist – vergleichbar mit 1B – ein Zustand nach einem Aufprall und einer damit verbundenen plastischen Verformung des Metallbandes 6 gezeigt. Auch in 2B ist erkennbar, dass der Druckkörper 3 zusammen mit dem daran befestigten Stoßfänger 5 nach links in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 hineingedrückt wurde (die vorherige Stellung ist gestrichelt dargestellt). Hierzu hat sich das Druckteil 3 an den Sollbruchstellen 10 von den optionalen Haltearmen 9 abgelöst. Das Einschieben des Druckkörpers 3 in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 verursacht eine Zugbelastung des Metallbandes 6, die wiederum zu einer starken Dehnung des Metallbandes 6 führt. Das Metallband 6 nimmt bei seiner Dehnung die Energie des Aufpralls auf, ohne dass hierbei die übrigen Bauteile, insbesondere das Karosseriebauteil 2, beschädigt werden und kann nach dem Aufprall relativ einfach und kostengünstig ausgetauscht werden. Zudem führt das Einschieben des Druckkörpers 3 in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 zu einer Verringerung eines Abstandes 12, der sich zwischen dem Karosseriebauteil 2 und dem Stoßfänger 5 einstellt, zu einem geringeren Abstand 12'. Aus der Differenz zwischen dem Abstand 12 vor dem Aufprall (2A) und dem Abstand 12' nach dem Aufprall (2B) ergibt sich der Deformationsweg.
-
Eine Besonderheit der in 2A und 2B gezeigten Vorrichtung 11 liegt darin, dass die drei Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c relativ zu dem Karosseriebauteil 2 verschiebbar und fixierbar gelagert sind. Die Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c können parallel zu einer Mittelachse 13 der Vorrichtung 11 in beide Richtungen verschoben werden (in 2A und 2B durch Pfeile dargestellt). Die Verschiebbarkeit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und in länglichen Bohrungen oder Nuten 14a, 14b, 14c geführt werden, die in dem Karosseriebauteil 2 angeordnet sind. Gleichwohl können die Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c in jeder aufgrund ihrer Beweglichkeit erreichbaren Stellung innerhalb der Bohrungen bzw. Nuten 14a, 14b, 14c fixiert werden, beispielsweise durch Verschraubungen. Um die Umlenkpunkt 8a, 8b, 8c besonders gut zugänglich zu machen, ist der hohle Druckkörper 3 an seiner dem Karosseriebauteil 2 zugeordneten (Rück-)Seite offen gestaltet. Zudem kann der Druckkörper 3 an zwei der vier Seitenflächen bis zu einer Kante 15 offen gestaltet sein; beispielsweise an der Oberseite und der Unterseite.
-
Die Verstellbarkeit bzw. Verschiebbarkeit der Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c hat mehrere Effekte: Zunächst kann durch die Verstellbarkeit bzw. Verschiebbarkeit der Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c – auch bei gleichbleibender Länge des Metallbandes 6 – erreicht werden, dass der sich zwischen dem Karosseriebauteil 2 und dem Stoßfänger 5 einstellende Abstand 12 individuell angepasst werden kann. Hierzu werden beispielsweise alle drei Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c in Richtung des Stoßfängers 5 verschoben (Vergrößerung des Abstandes 12) oder in Richtung der Führung 4 verschoben (Verkleinerung des Abstandes 12). Dies kann beispielsweise beim Einsatz der Vorrichtung 11 in ähnlich schweren aber unterschiedlich langen Fahrzeugmodellen erforderlich sein.
-
Ein weiterer Effekt der Verstellbarkeit bzw. Verschiebbarkeit der Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c liegt darin, dass – auch bei gleichbleibendem Abstand 12 – unterschiedlich lange Metallbänder 6 eingesetzt werden können. Hierzu werden beispielsweise die beiden äußeren Umlenkpunkte 8a und 8c in Richtung der Führung 4 verschoben während der innere Umlenkpunkt 8b in Richtung des Stoßfängers 5 verschoben wird (Verkürzung des Metallbandes 6) oder umgekehrt (Verlängerung des Metallbandes 6). Durch eine Variation der Länge der Metallbänder 6 kann die Menge der durch das Metallband 6 aufnehmbaren Energie eingestellt werden. Dies kann beispielsweise beim Einsatz der Vorrichtung 11 in unterschiedlich schweren aber ähnlich langen Fahrzugmodellen erforderlich sein.
-
3A zeigt eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11' zur Absorption von Energie bei einem Fahrzeugaufprall im unbelasteten Zustand in einer Draufsicht. Die bereits im Zusammenhang mit 1A bis 2B beschriebenen Merkmale sind in 3A mit identischen Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied zwischen der in 3A gezeigten Vorrichtung 11' und der zuvor dargestellten Vorrichtung 11 liegt darin, dass aufgrund einer Verschiebung der drei Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c bei der Vorrichtung 11' ein kürzeres Metallband 6' eingesetzt werden kann als das Metallband 6 bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung 11. Ein kürzeres Metallband 6' kann sich bei seiner Verformung nur um einen geringeren Betrag ausdehnen und somit auch nur weniger Energie aufnehmen. Daher bietet sich der Einsatz kürzerer Metallbänder 6' insbesondere bei leichteren Fahrzeugen an. Trotz der geringeren Länge des Metallbandes 6' kann bei entsprechender Einstellung der Umlenkpunkte 8a, 8b, 8c ein gleich großer Abstand 12 wie zuvor zwischen dem Karosseriebauteil 2 und dem Stoßfänger 5 eingestellt werden.
-
In 3B ist schließlich die Vorrichtung aus 3A im belasteten Zustand dargestellt. Die bereits im Zusammenhang mit 1A bis 3A beschriebenen Merkmale sind auch in 3B mit identischen Bezugszeichen versehen. Auch in 3B ist – vergleichbar mit 1B und 2B – ein Zustand nach einem Aufprall und einer damit verbundenen plastischen Verformung des Metallbandes 6 gezeigt. Auch in 3B ist erkennbar, dass der Druckkörper 3 zusammen mit dem daran befestigten Stoßfänger 5 nach links in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 hineingedrückt wurde (die vorherige Stellung ist gestachelt dargestellt). Hierzu hat sich das Druckteil 3 an beiden Sollbruchstellen 10 von den optionalen Haltearmen 9 abgelöst. Das Einschieben des Druckkörpers 3 in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 verursacht eine Zugbelastung des Metallbandes 6', die wiederum zu einer Dehnung des Metallbandes 6' führt. Das Metallband 6' nimmt bei seiner Dehnung die Energie des Aufpralls auf, ohne dass hierbei die übrigen Bauteile, insbesondere das Karosseriebauteil 2, beschädigt werden und kann nach dem Aufprall relativ einfach uns kostengünstig ausgetauscht werden. Zudem führt das Einschieben des Druckkörpers 3 in die Führung 4 des Karosseriebauteils 2 zu einer Verringerung eines Abstandes 12, der sich zwischen dem Karosseriebauteil 2 und dem Stoßfänger 5 einstellt, zu einem geringeren Abstand 12'. Der zurückgelegte Deformationsweg ergibt sich auch hier aus der Differenz zwischen dem Abstand 12 vor dem Aufprall (3A) und dem Abstand 12' nach dem Aufprall (3B).
-
Gegenüber dem Stand der Technik kann ein vorzugsweise längeres Metallband bereitgestellt werden, wodurch insbesondere kritische Dehnungen, die zu einem Riss oder Versagen führen können, erst bei entsprechend größerer Eintauchtiefe des Druckkörpers erreicht werden. Bewegen sich die Umlenkpunkte aufgrund der Zugkraft des Metallbandes bei Belastung in ihren Langlöchern aufeinander zu, so kann über die Fixierung der Umlenkpunkte über einen Kraftschluss, beispielsweise über eine Verschraubung, bereits Energie absorbiert werden, bevor das eigentliche Metallband sich plastisch verformt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung zur Absorption von Energie
- 2
- Karosseriebauteil
- 3
- Druckkörper
- 4
- Führung
- 5
- Stoßfänger
- 6, 6'
- Metallband
- 7a, 7b
- Befestigungspunkt
- 8a, 8b, 8c
- Umlenkpunkt
- 9
- Haltearm
- 10
- Sollbruchstelle
- 11, 11'
- Vorrichtung zur Absorption von Energie
- 12, 12'
- Abstand
- 13
- Mittelachse
- 14a, 14b, 14c
- Nut
- 15
- Kante
-
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 4128768 A1 [0005, 0034]
- US 3694019 A [0007, 0008]
