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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Absorbieren von frontal auf ein Kraftfahrzeug einwirkender Aufprallenergie oder -kraft sowie ein mit einer entsprechenden Anordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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An einem Kraftfahrzeug wird frontseitig üblicherweise eine Energieabsorptionsstruktur angeordnet, welche zur Absorption von Aufprallenergie oder -kraft eingerichtet ist, die bei einer frontalen Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis oder einem weiteren Kraftfahrzeug entsteht. Durch die Absorption der Aufprallenergie oder -kraft kann die auf eine Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs übertragene Aufprallenergie oder -kraft reduziert werden, um Insassen der Fahrgastzelle weitestgehend gegen aufprallbedingte Verletzungen zu schützen.
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Es ist bekannt, eine Energieabsorptionsstruktur durch zwei in Längsrichtung eines Kraftfahrzeugs verlaufende, beabstandet voneinander angeordnete Längsträger und einen frontseitige Enden der Längsträger miteinander verbindenden Querträger auszubilden, wobei die Längsträger und/oder der Querträger üblicherweise aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium, hergestellt sind. Bei einem frontalen Aufprall eines Hindernisses bzw. eines weiteren Kraftfahrzeugs auf das Kraftfahrzeug, werden insbesondere die Längsträger unter Absorption von Aufprallenergie oder -kraft plastisch verformt. Kollidiert beispielsweise ein vertikaler Pfahl mit dem Querträger in einem mittleren Bereich desselben, wird der Querträger unter Absorption von Aufprallenergie oder -kraft plastisch verformt. Hierdurch werden Kräfte auf die mit dem Querträger verbundenen Längsträger übertragen, die bewirken, dass die Längsträger aufeinander zu gebogen werden. Durch die Biegsamkeit der Längsträger und des Querträgers wird somit der Energieabsorptionsstruktur die Fähigkeit zur Absorption von Aufprallenergie oder -kraft verliehen. Die Längsträger sind insbesondere für einen bis zu 40% versetzten frontalen Aufprall eines Hindernisses auf ein Kraftfahrzeug erforderlich. Für zentrale Aufprallsituationen, in denen beispielsweise ein vertikaler Pfahl frontseitig mittig auf das Kraftfahrzeug auftrifft, ist ein mittiger zusätzlicher Lastpfad erforderlich.
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Neben der Verwendung von metallischen Bauteilen zur Ausbildung einer Energieabsorptionsstruktur ist der Einsatz von Bauteilen aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, bekannt. Bei solchen Bauteilen findet eine Energieabsorption durch ein mechanisches Zerstören, insbesondere in Form von Brechen bzw. Zerkleinern, von Bereichen der Bauteile statt. Die Verwendung von Bauteilen aus einem Verbundwerkstoff ist gegenüber der Verwendung von metallischen Bauteilen mit einer Gewichtsreduktion verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Absorption von frontal auf ein Kraftfahrzeug einwirkender Aufprallenergie oder -kraft zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben, die jeweils für sich genommen oder in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum Absorbieren von frontal auf ein Kraftfahrzeug einwirkender Aufprallenergie oder -kraft umfasst
- – wenigstens eine an wenigstens zwei in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden, beabstandet voneinander angeordneten Längsträgern befestigbare Absorptionseinheit, die zumindest teilweise aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist und die einen mittigen Absorptionsabschnitt und zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Absorptionsabschnitts bezüglich der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs seitlich an dem Absorptionsabschnitt angeordnete Befestigungsabschnitte, über welche die Absorptionseinheit an den Längsträgern befestigbar ist, aufweist, wobei der Absorptionsabschnitt und die Befestigungsabschnitte jeweils ein frontseitiges Krafteinleitungsende aufweisen, und
- – Befestigungsmittel zum Befestigen der Absorptionseinheit an den Längsträgern,
- – wobei die Befestigungsabschnitte und die Befestigungsmittel derart ausgebildet sind, dass bei Einwirkung einer einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Aufprallenergie oder -kraft auf ein Krafteinleitungsende eines Befestigungsabschnitts dieser Befestigungsabschnitt zumindest teilweise zerstört wird und/oder das jeweilig mit diesem Befestigungsabschnitt zusammenwirkende Verbindungsmittel zumindest teilweise versagt, und
- – wobei der Absorptionsabschnitt derart ausgebildet ist, dass er bei Einwirkung einer den vorgegebenen Grenzwert unterschreitenden Aufprallenergie oder -kraft auf das Krafteinleitungsende des Absorptionsabschnitts zumindest teilweise zerstört wird.
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Der mittige Absorptionsabschnitt der Absorptionseinheit dient der Absorption von Aufprallenergie oder -kraft insbesondere bei einer mittigen frontalen Kollision eines Hindernisses mit dem Kraftfahrzeug. Bei einer solchen Kollision wird der Absorptionsabschnitt teilweise oder vollständig zerstört, was mit der gewünschten Energieabsorption einhergeht.
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Trifft hingegen ein breiteres Hindernis auf das Kraftfahrzeug bzw. auch oder allein auf die Krafteinleitungsenden der Befestigungsabschnitte, werden bei einer Überschreitung des vorgegebenen Aufprallenergie- oder -kraftgrenzwertes die Befestigungsabschnitte teilweise oder vollständig zerstört und/oder es versagt das jeweilig mit diesem Befestigungsabschnitt zusammenwirkende Befestigungsmittel teilweise oder vollständig. Hierdurch kann die Absorptionseinheit von den Längsträgern gelöst werden, so dass eine auftretende Aufprallenergie oder -kraft allein durch eine fortschreitende plastische Deformation und/oder ein mechanisches Zerstören, insbesondere in Form von Brechen bzw. Zerkleinern, der Längsträger absorbiert wird. Wenn die Absorptionseinheit ab Überschreitung des vorgegebenen Grenzwertes der Aufprallenergie oder -kraft nicht von den Längsträgern gelöst werden würde, käme es, insbesondere bei einer „Volle Überdeckung”-Kollision, zu erhöhten Beschleunigungskräften, welche das Verletzungsrisiko von Insassen des Kraftfahrzeugs erhöhen würden. Wenigstens ein Befestigungsabschnitt kann zumindest teilweise ebenfalls zur Absorption von Aufprallenergie oder -kraft eingerichtet sein, was durch eine teilweise Zerstörung des Befestigungsabschnitts bewirkt werden kann.
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Die Absorptionseinheit kann teilweise oder vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein. Der mittige Absorptionsabschnitt und die zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Absorptionsabschnitts bezüglich der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs seitlich an dem Absorptionsabschnitt angeordneten Befestigungsabschnitte können separat oder monolithisch hergestellt sein. Die Anordnung kann auch zwei oder mehrere entsprechende, insbesondere parallel geschaltete, Absorptionseinheiten aufweisen.
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Die Befestigungsmittel zum Befestigen der Absorptionseinheit an den Längsträgern können beispielsweise durch Verklebungen oder mechanisch, beispielsweise durch Schraub- oder Nietverbindungen, ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Krafteinleitungsende von wenigstens einem Befestigungsabschnitt bezüglich der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs seitlich neben dem Krafteinleitungsende des Absorptionsabschnitts angeordnet. Hierdurch kann der Kontaktbereich zwischen einem frontseitig mit dem Kraftfahrzeug kollidierenden Hindernisses und der Absorptionseinheit vergrößert werden. Da die erforderliche Kraft zur Zerstörung Brechen bzw. Zerkleinern der Absorptionseinheit proportional zur Größe des Kontaktbereichs zwischen einem frontseitig mit dem Kraftfahrzeug kollidierenden Hindernisses und der Absorptionseinheit ist, können durch eine Vergrößerung des Kontaktbereichs größere Kräfte in die Absorptionseinheit eingeleitet werden, bevor eine zumindest teilweise Zerstörung der Absorptionseinheit beginnt. Diese größeren Kräfte können zur teilweisen oder vollständigen Zerstörung der Befestigungsabschnitte bzw. ein teilweises oder vollständiges Versagen der Befestigungsmittel dienen, um ein Lösen der Absorptionseinheit von den Längsträgern in einem Kollisionsfall zuverlässig gewährleisten zu können.
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Es können auch beide Krafteinleitungsenden der Befestigungsabschnitte entsprechend seitlich zu dem Krafteinleitungsende des Absorptionsabschnitts angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Krafleinleitungsenden in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist wenigstens ein Befestigungsabschnitt zumindest teilweise eine größere Dicke als der Absorptionsabschnitt auf. Hierdurch kann der Befestigungsabschnitt größere Kräfte aufnehmen, ohne dass es zu einer teilweisen oder vollständigen Zerstörung des Befestigungsabschnitts bzw. zum teilweisen oder vollständigen Versagen der Befestigungsmittel kommt. Somit können größere Kräfte in den Befestigungsabschnitt eingeleitet werden, welche dazu dienen, den Befestigungsabschnitt zum Lösen von dem jeweiligen Längsträger teilweise oder vollständig zu zerstören bzw. ein teilweises oder vollständiges Versagen der Befestigungsmittel zu bewirken. Dadurch kann ein Lösen der Absorptionseinheit von den Längsträgern in einem Kollisionsfall zuverlässig gewährleisten werden. Vorzugsweise ist der Befestigungsabschnitt insbesondere in seinem frontseitigen Bereich mit einer größeren Dicke als der Absorptionsabschnitt ausgebildet. Es können auch beide Befestigungsabschnitte entsprechend ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise sind an wenigstens einem Befestigungsabschnitt Verstärkungsmittel angeordnet. Beispielsweise können an dem Befestigungsabschnitt Verstärkungsstrukturen, insbesondere Verstärkungsrippen, angeordnet sein. Die Verstärkungsmittel können auch zumindest teilweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, gebildet und mit der bodenabseitigen Oberseite des Befestigungsabschnitts verbunden sein. Durch die Anordnung der Verstärkungsmittel an dem Befestigungsabschnitt kann die Kraft, welche zu einer teilweisen oder vollständigen Zerstörung des Befestigungsabschnitts bzw. zum teilweisen oder vollständigen Versagen der Befestigungsmittel erforderlich ist, erhöht werden, wodurch größere Kräfte in den Befestigungsabschnitt eingeleitet werden können, welche dazu dienen, den Befestigungsabschnitt zum Lösen von dem jeweiligen Längsträger teilweise oder vollständig zu zerstören bzw. ein teilweises oder vollständiges Versagen der Befestigungsmittel zu bewirken. Dadurch kann ein Lösen der Absorptionseinheit von den Längsträgern in einem Kollisionsfall zuverlässig gewährleisten werden. Vorzugsweise sind die Verstärkungsmittel insbesondere in einem frontseitigen Bereich des Befestigungsabschnitts angeordnet. Es können auch beide Befestigungsabschnitte entsprechend ausgebildet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass wenigstens ein Befestigungsmittel durch eine Klebeschicht zwischen einer Befestigungsfläche des jeweiligen Befestigungsabschnitts und dem jeweilig damit über die Klebeschicht verbundenen Längsträger ausgebildet ist, wobei an diesem Befestigungsabschnitt frontseitig wenigstens ein sich an die Befestigungsfläche anschließender, von dem Längsträger weg verlaufender Führungsflansch angeordnet ist. Kommt es im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs beispielsweise zu einem Kontakt zwischen dem Führungsflansch und einem vertikalen Pfahl bzw. dazwischen eingeklemmten Fahrzeugbauteilen, entstehen große Querkräfte innerhalb der Klebeschicht, welche ab Überschreitung eines Grenzwertes zu einem Abschäleffekt und hierdurch zu einem teilweisen oder vollständigen Versagen der durch die Klebeschicht ausgebildeten Klebeverbindung führen können, um die Absorptionseinheit zuverlässig von den Längsträgern lösen zu können. Es können auch zwei oder mehrere Befestigungsmittel bzw. Befestigungsabschnitte entsprechend ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Anordnung wenigstens einen zwischen dem Führungsflansch und dem Längsträger anordbaren Keil, dessen Keilspitze in Richtung der Klebeschicht zeigt. Kommt es im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis zu einem Kontakt zwischen dem Hindernis und dem Keil bzw. dazwischen eingeklemmten Fahrzeugbauteilen, wird der Keil zwischen die Befestigungsfläche des Befestigungsabschnitts und den Längsträger getrieben, wodurch die Klebemittelschicht zumindest teilweise zerstört bzw. von der Befestigungsfläche und/oder dem Längsträger abgeschält werden kann, um die Absorptionseinheit zuverlässig von den Längsträgern lösen zu können. Die Anordnung kann auch zwei oder mehrere entsprechende Keile aufweisen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an wenigstens einem Befestigungsabschnitt zumindest eine Schwachstelle ausgebildet. Bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis können in den Befestigungsabschnitt eingeleitete Kräfte zum Lösen der Absorptionseinheit von dem Längsträger zu einer teilweisen Zerstörung im Bereich der Schwachstelle führen, wobei sich die Zerstörung in weitere Bereiche des Befestigungsabschnitts fortpflanzen kann. Der Befestigungsabschnitt kann auch zwei oder mehrere entsprechende Schwachstellen aufweisen. Es können auch beide Befestigungsabschnitte entsprechend ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise ist die Schwachstelle durch an dem Befestigungsabschnitt angeordnete Durchgangslöcher oder lokale Dickenreduzierungen ausgebildet. Hierdurch sind Materialschwächungen an dem Befestigungsabschnitt herstellbar, welche zu einem gewünschten Lösen der Absorptionseinheit von dem Längsträger bzw. den Längsträgern führen. Die Eigenschaften der Schwachstelle können durch die Formgebung der Durchgangslöcher bzw. Dickenreduzierungen und deren Anzahl und Relativanordnung zueinander und zu dem Befestigungsabschnitt eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist wenigstens ein Befestigungsabschnitt derart ausgebildet, dass an ihm ein von seinem Krafteinleitungsende zu einem heckseitigen Ende verlaufender Lastpfad ausgebildet ist. Hierdurch können in den Befestigungsabschnitt im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis eingeleitete Kräfte im Wesentlichen über den Lastpfad zu dem heckseitigen Ende des Befestigungsabschnitts geleitet und dort zur Erzeugung einer Bruchstelle an dem heckseitigen Ende führen. Bei fortschreitender Krafteinwirkung auf den Befestigungsabschnitt kann sich die zum Lösen der Absorptionseinheit von dem jeweiligen Längsträger erforderliche teilweise oder vollständige Zerstörung des Befestigungsabschnitts von der Bruchstelle aus ausbreiten. Es können auch beide Befestigungsabschnitte entsprechend ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise verläuft der Lastpfad durch die an dem Befestigungsabschnitt ausgebildete Schwachstelle. Dies dient einer sehr zuverlässigen teilweisen oder vollständigen Zerstörung des Befestigungsabschnitts in einem Kollisionsfall.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist ein durch die Krafteinleitungsenden gebildetes frontseitiges Ende der Absorptionseinheit zumindest teilweise eine um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtete horizontale Achse geneigte, schräg zur Horizontalebene ausgerichtete Führungsfläche auf. Bei einem Kontakt der Führungsfläche in einem Kollisionsfall mit dem kollidierenden Hindernis und/oder dazwischen angeordneten Fahrzeugbauteilen kommt es wegen der schrägen Anordnung der Führungsfläche zur Horizontalebene zu einer Ablenkung der Absorptionseinheit nach oben oder nach unten, so dass eine von den Längsträgern wie oben beschrieben gelöste Absorptionseinheit sich um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Achse drehen kann, um möglichst nicht an der Absorption von Aufprallenergie oder -kraft teilzunehmen und stattdessen diese Absorption allein mittels der Längsträger zu vollziehen. Durch die Drehung der Absorptionseinheit kann ein Verkanten bzw. Verkeilen der von den Längsträgern gelösten Absorptionseinheit verhindert werden. Ist er obere Rand der Führungsfläche relativ zu dem unteren Rand der Führungsfläche heckseitig versetzt, wird die von den Längsträgern gelöste Absorptionseinheit im vorderen Bereich nach unten abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken. Ist er obere Rand der Führungsfläche relativ zu dem unteren Rand der Führungsfläche frontseitig versetzt, wird die von den Längsträgern gelöste Absorptionseinheit im vorderen Bereich nach oben abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass ein heckseitiges Ende der Absorptionseinheit zumindest teilweise eine um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtete horizontale Achse geneigte, schräg zur Horizontalebene ausgerichtete Führungsfläche aufweist. Bei einem Kontakt der Führungsfläche in einem Kollisionsfall mit einem heckseitig hinter der Absorptionseinheit angeordneten Motorblock oder sonstige starre Struktur des Kraftfahrzeugs kommt es wegen der schrägen Anordnung der Führungsfläche zur Horizontalebene zu einer Ablenkung der Absorptionseinheit nach oben oder nach unten, so dass eine von den Längsträgern wie oben beschrieben gelöste Absorptionseinheit sich um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Achse drehen kann, um möglichst nicht an der Absorption von Aufprallenergie oder -kraft teilzunehmen und stattdessen diese Absorption allein mittels der Längsträger zu vollziehen. Durch die Drehung der Absorptionseinheit kann ein Verkanten bzw. Verkeilen der von den Längsträgern gelösten Absorptionseinheit verhindert werden. Ist der obere Rand der Führungsfläche relativ zu dem unteren Rand der Führungsfläche heckseitig versetzt, wird die von den Längsträgern gelöste Absorptionseinheit im vorderen Bereich nach oben abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken. Ist er obere Rand der Führungsfläche relativ zu dem unteren Rand der Führungsfläche frontseitig versetzt, wird die von den Längsträgern gelöste Absorptionseinheit im vorderen Bereich nach unten abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Anordnung wenigstens eine an einer Frontseite eines Motorblocks oder sonstige starre Struktur des Kraftfahrzeugs anordbare Rampe mit einer um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtete horizontale Achse geneigten, schräg zur Horizontalebene ausgerichteten Führungsfläche, die bezüglich der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs heckseitig hinter der Absorptionseinheit angeordnet ist. Je nach Ausrichtung der Führungsfläche der Rampe kann ein im Kollisionsfall mit der Rampe in Kontakt tretendes heckseitiges Ende der Absorptionseinheit nach oben oder nach unten abgelenkt werden, so dass eine von den Längsträgern wie oben beschrieben gelöste Absorptionseinheit sich um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Achse drehen kann, um möglichst nicht an der Absorption von Aufprallenergie oder -kraft teilzunehmen und stattdessen diese Absorption allein mittels der Längsträger zu vollziehen. Durch die Drehung der Absorptionseinheit kann ein Verkanten bzw. Verkeilen der von den Längsträgern gelösten Absorptionseinheit verhindert werden. Ist er obere Rand der Führungsfläche relativ zu dem unteren Rand der Führungsfläche heckseitig versetzt, wird die von den Längsträgern gelöste Absorptionseinheit im hinteren Bereich nach oben abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken. Ist er obere Rand der Führungsfläche relativ zu dem unteren Rand der Führungsfläche frontseitig versetzt, wird die von den Längsträgern gelöste Absorptionseinheit im hinteren Bereich nach unten abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken. Die Rampe kann aus Metall oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. Die Anordnung kann auch zwei oder mehrere entsprechende Rampen aufweisen.
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Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn wenigstens ein Befestigungsabschnitt zumindest einen oberen Befestigungsflansch, über den der Befestigungsabschnitt mittels eines Befestigungsmittels an einem oberen Bereich des jeweiligen Längsträgers befestigbar ist, und zumindest einen unteren Befestigungsflansch, über den der Befestigungsabschnitt mittels eines Befestigungsmittels an einem unteren Bereich des jeweiligen Längsträgers befestigbar ist, aufweist, wobei die Befestigung des oberen Befestigungsflanschs an dem Längsträger schwächer oder stärker als die Befestigung des unteren Befestigungsabschnitts an dem Längsträger ausgebildet ist. In einem Kollisionsfall wird hierdurch eine der Befestigungen früher als die jeweilig andere Befestigung gelöst, wodurch eine Drehung der Absorptionseinheit um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Achse eingeleitet bzw. bewirkt werden kann. Ist die Befestigung des oberen Befestigungsflanschs an dem Längsträger schwächer als die Befestigung des unteren Befestigungsabschnitts an dem Längsträger ausgebildet, kann die Absorptionseinheit in einem Kollisionsfall in einem vorderen Bereich nach unten bewegt werden, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken. Ist die Befestigung des oberen Befestigungsflanschs an dem Längsträger stärker als die Befestigung des unteren Befestigungsabschnitts an dem Längsträger ausgebildet, kann die Absorptionseinheit in einem Kollisionsfall in einem vorderen Bereich nach oben bewegt werden, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit zu bewirken. Es können auch beide Befestigungsabschnitte entsprechend ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise ist die Absorptionseinheit zumindest teilweise um eine quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnete Achse geneigt und schräg zur Horizontalebene angeordnet. Hierdurch neigt die Absorptionseinheit in einem Kollisionsfall dazu, in einem vorderen Bereich nach oben oder nach unten abgelenkt zu werden, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit auszulösen. Ist das frontseitige Ende der Absorptionseinheit nach unten geneigt angeordnet, wird die Absorptionseinheit in einem Kollisionsfall im vorderen Bereich nach unten abgelenkt. Ist das frontseitige Ende der Absorptionseinheit nach oben geneigt angeordnet, wird die Absorptionseinheit in einem Kollisionsfall im vorderen Bereich nach oben abgelenkt.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst wenigstens zwei frontseitig angeordnete, in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende, beabstandet zueinander angeordnete Längsträger und wenigstens eine Anordnung nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben. Mit dem Kraftfahrzeug sind die oben mit Bezug auf die Anordnung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Personenkraftwagen sein.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer herkömmlichen Energieabsorptionsstruktur;
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2 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung;
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3 eine schematische Draufsicht auf das in 2 gezeigte Kraftfahrzeug in einem ersten Kollisionsfall;
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4 eine schematische Draufsicht auf das in 2 gezeigte Kraftfahrzeug in einem zweiten Kollisionsfall;
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5 eine schematische Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anordnung;
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6 eine schematische Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anordnung;
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7 einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung;
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8 eine Detaildarstellung des in 7 gezeigten Kraftfahrzeugs;
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9 einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung;
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10 einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung;
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11 eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs vor einer Kollision;
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12 eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs in einem ersten Kollisionszustand;
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13 eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs in einem zweiten Kollisionszustand;
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14 eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs in einem dritten Kollisionszustand;
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15 einen schematischen Detailquerschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung; und
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16 einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung.
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In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 mit einer herkömmlichen Energieabsorptionsstruktur, die durch zwei in Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 verlaufende, beabstandet voneinander angeordnete Längsträger 2 aus Metall und einen die Längsträger 2 miteinander verbindenden Querträger 3 aus Metall gebildet ist. Durch die Pfeile 4 und 5 sind zwei Lastpfade angedeutet, die durch die Längsträger 2 verlaufen, wobei eine frontal auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkende Aufprallenergie oder -kraft durch eine plastische Deformation der Längsträger 2 bewirkt werden kann.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst zwei frontseitig angeordnete, in Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 verlaufende, beabstandet zueinander angeordnete Längsträger 2. Des Weiteren umfasst das Kraftfahrzeug 1 einen die Längsträger 2 miteinander verbindenden Querträger 3. Mittels der Anordnung 6 kann ein durch den Pfeil 7 angedeuteter mittiger Lastpfad zur Absorption von frontal auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft ausgebildet werden.
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Die Anordnung 6 umfasst eine an den Längsträgern 2 befestigte Absorptionseinheit 8, die zumindest teilweise aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist und die einen mittigen Absorptionsabschnitt 8 und zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Absorptionsabschnitts 9 bezüglich der Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 seitlich an dem Absorptionsabschnitt 9 angeordnete Befestigungsabschnitte 10 aufweist, über welche die Absorptionseinheit 8 an den Längsträgern 2 befestigt ist, wobei der Absorptionsabschnitt 9 und die Befestigungsabschnitte 10 jeweils ein frontseitiges Krafteinleitungsende 11 bzw. 12 aufweisen. Des Weiteren umfasst die Anordnung 6 nicht näher dargestellte Befestigungsmittel zum Befestigen der Absorptionseinheit 8 bzw. von deren Befestigungsabschnitten 10 an den Längsträgern 2.
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Die Befestigungsabschnitte 10 und die Befestigungsmittel sind derart ausgebildet, dass bei Einwirkung einer einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Aufprallenergie oder -kraft auf ein Krafteinleitungsende 12 eines Befestigungsabschnitts 10 dieser Befestigungsabschnitt 10 zumindest teilweise zerstört wird und/oder das jeweilig mit diesem Befestigungsabschnitt 10 zusammenwirkende Befestigungsmittel zumindest teilweise versagt. Der Absorptionsabschnitt 9 ist derart ausgebildet, dass er bei Einwirkung einer den vorgegebenen Grenzwert unterschreitenden Aufprallenergie oder -kraft auf des Krafteinleitungsende 11 des Absorptionsabschnitts 9 zumindest teilweise zerstört wird. Die Krafteinleitungsenden 12 der Befestigungsabschnitte 10 sind bezüglich der Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 seitlich neben dem Krafteinleitungsende 11 des Absorptionsabschnitts 9 bzw. in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
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3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das in 2 gezeigte Kraftfahrzeug 1 in einem ersten Kollisionsfall mit einem vertikalen Pfahl 13, welcher frontal mittig mit dem Kraftfahrzeug 1 kollidiert. Jeder Befestigungsabschnitt 10 weist in einem frontseitigen Abschnitt 14 eine größere Dicke als der Absorptionsabschnitt 9 auf. Alternativ oder zusätzlich können an den Befestigungsabschnitten 10 nicht gezeigte Verstärkungsmittel angeordnet sein. Der Kontaktbereich zwischen dem Pfahl 13 und der Absorptionseinheit 8 ist mit dem Bezugszeichen P gekennzeichnet.
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4 zeigt eine schematische Draufsicht auf das in 2 gezeigte Kraftfahrzeug 1 in einem zweiten Kollisionsfall mit einem breiten Hindernis 15, welches in einer „Volle Überdeckung”-Kollision frontal mit dem Kraftfahrzeug 1 kollidiert. An jedem Befestigungsabschnitt 10 ist zumindest eine nicht näher dargestellte Schwachstelle ausgebildet, die durch an dem jeweiligen Befestigungsabschnitt 10 angeordnete nicht gezeigte Durchgangslöcher oder lokale Dickenreduzierungen ausgebildet ist. Jeder Befestigungsabschnitt 10 ist des Weiteren derart ausgebildet, dass an Ihm ein von seinem Krafteinleitungsende 12 zu einem heckseitigen Ende verlaufender Lastpfad 16 ausgebildet ist. Der Kontaktbereich zwischen dem Hindernis 15 und der Absorptionseinheit 8 ist mit dem Bezugszeichen H gekennzeichnet. Jeder Lastpfad 16 verläuft vorzugsweise durch die an dem jeweiligen Befestigungsabschnitt 10 ausgebildete Schwachstelle.
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5 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf des Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft. Ein Befestigungsmittel 17 ist durch eine Klebeschicht 18 zwischen einer Befestigungsfläche 19 des Befestigungsabschnitts 10 und dem damit über die Klebeschicht 18 verbundenen Längsträger 2 ausgebildet. An dem Befestigungsabschnitt 10 ist frontseitig ein sich an die Befestigungsfläche 19 anschließender, von dem Längsträger 2 weg verlaufender Führungsflansch 20 angeordnet. Kommt es in einem Kollisionsfall zu einer Krafteinwirkung entsprechend dem Pfeil 21 auf den Führungsflansch 20, wird dieser entsprechend dem Pfeil 22 bewegt, wodurch ein zumindest teilweises Versagen des Befestigungsmittels 17 bewirkt wird.
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6 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft. Zusätzlich zu dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Anordnung 6 einen zwischen dem Führungsflansch 20 und dem Längsträger 2 angeordneten Keil 23 auf, dessen Keilspitze 24 in Richtung der Klebeschicht 18 zeigt. Kommt es in einem Kollisionsfall zu einer Krafteinwirkung entsprechend dem Pfeil 21 auf den Keil 23, wird dieser zwischen die Befestigungsfläche 19 des Befestigungsabschnitts 10 und den Längsträger 2 getrieben, wodurch der Führungsflansch 20 entsprechend dem Pfeil 22 bewegt wird, was ein zumindest teilweises Versagen des Befestigungsmittels 17 bewirkt.
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7 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft. Von dem Kraftfahrzeug 1 sind zudem eine Frontpartie 25, eine Motorhaube 26 und ein heckseitig hinter der Anordnung 6 angeordneter Motorblock 27 gezeigt. Ein durch die Krafteinleitungsenden 11 und 12 gebildetes frontseitiges Ende der Absorptionseinheit 8 umfasst eine um eine quer zur Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 ausgerichtete horizontale Achse A geneigte, schräg zur Horizontalebene E ausgerichtete Führungsfläche 28. Kommt die Führungsfläche 28 in einem Kollisionsfall in Kontakt mit dem Querträger 3, wird die Absorptionseinheit 8 in einem vorderen Bereich nach oben abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit 8 einleiten zu können.
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8 zeigt eine Detaildarstellung des in 7 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 im Bereich der Anordnung 6. Es ist der Versatz V des oberen Randes der Führungsfläche 28 relativ zum unteren Rand der Führungsfläche 28 dargestellt.
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9 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft. Ein heckseitiges Ende der Absorptionseinheit 8 umfasst eine um eine quer zur Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 ausgerichtete horizontale Achse A geneigte, schräg zur Horizontalebene E ausgerichtete Führungsfläche 29. Kommt die Führungsfläche 29 in einem Kollisionsfall in Kontakt mit dem Motorblock 27, wird die Absorptionseinheit 8 in einem vorderen Bereich nach unten abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit 8 einleiten zu können. Es ist der Versatz V des oberen Randes der Führungsfläche 29 relativ zum unteren Rand der Führungsfläche 29 dargestellt.
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10 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft. Die Anordnung 6 umfasst eine an einer Frontseite eines Motorblocks 27 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnete Rampe 30 mit einer um eine quer zur Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs ausgerichtete horizontale Achse A geneigten, schräg zur Horizontalebene E ausgerichteten Führungsfläche 31, die bezüglich der Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 heckseitig hinter der Absorptionseinheit 8 angeordnet ist. Kommt die Führungsfläche 31 in einem Kollisionsfall in Kontakt mit dem heckseitigen Ende der Absorptionseinheit 8, wird die Absorptionseinheit 8 im hinteren Bereich nach unten abgelenkt, um eine entsprechende Drehung der Absorptionseinheit 8 einleiten zu können.
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11 zeigt eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 vor einer Kollision mit einem Hindernis 15 entsprechend 11. Das frontseitige Ende der Absorptionseinheit 8 ist entsprechend den 7 und 8 ausgebildet und weist eine Führungsfläche 28 auf.
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12 zeigt eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 in einem ersten Kollisionszustand. Das Hindernis 15 befindet sich in einem Kontakt mit der Führungsfläche 28 der Absorptionseinheit 8, wodurch die Absorptionseinheit 8 in einem vorderen Bereich nach oben abgelenkt wird. Die Führungsfläche 31 der an dem Motorblock 27 befestigten Rampe 30 steht noch nicht in Kontakt mit dem heckseitigen Ende der Absorptionseinheit 8.
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13 zeigt eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 in einem zweiten Kollisionszustand. Durch fortschreitende Krafteinwirkung ist die Absorptionseinheit 8 heckseitig verlagert worden, wodurch das heckseitige Ende der Absorptionseinheit 8 in einen Kontakt mit der Führungsfläche 31 der Rampe 30 gelangt ist und hierdurch nach unten abgelenkt wird.
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14 zeigt eine schematische Seitenansicht des in 10 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 in einem dritten Kollisionszustand. Durch fortschreitende Krafteinwirkung ist das heckseitige Ende der Absorptionseinheit 8 werter nach unten abgelenkt worden, um keinen zusätzlichen mittigen Lastpfad auszubilden.
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15 zeigt einen schematischen Detailquerschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf ein Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft.
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Jeder Befestigungsabschnitt 10 umfasst einen oberen Befestigungsflansch 32, über den der Befestigungsabschnitt 10 mittels eines nicht gezeigten Befestigungsmittels an einem oberen Bereich des jeweiligen Längsträgers 2 befestigt ist, und einen unteren Befestigungsflansch 33, über den der Befestigungsabschnitt 10 mittels eines nicht gezeigten Befestigungsmittels an einem unteren Bereich des jeweiligen Längsträgers 2 befestigt ist. Die Befestigung des oberen Befestigungsflanschs 32 an dem Längsträger 2 schwächer oder stärker als die Befestigung des unteren Befestigungsabschnitts 33 an dem Längsträger 2 ausgebildet. Zwischen dem oberen Befestigungsflansch 32 und dem unteren Befestigungsflansch 33 ist ein Verstärkungselement 34 angeordnet.
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16 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung 6 zum Absorbieren von frontal auf ein Kraftfahrzeug 1 einwirkender Aufprallenergie oder -kraft. Die Absorptionseinheit 8 der Anordnung 6 ist um einen Winkel α um eine quer zur Längsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 angeordnete Achse A geneigt und schräg zur Horizontalebene E angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Längsträger
- 3
- Querträger
- 4
- Pfeil
- 5
- Pfeil
- 6
- Anordnung
- 7
- Pfeil
- 8
- Absorptionseinheit
- 9
- Absorptionsabschnitt
- 10
- Befestigungsabschnitt
- 11
- Krafteinleitungsende
- 12
- Krafteinleitungsende
- 13
- Pfahl
- 14
- frontseitiger Abschnitt
- 15
- Hindernis
- 16
- Lastpfad
- 17
- Befestigungsmittel
- 18
- Klebeschicht
- 19
- Befestigungsfläche
- 20
- Führungsflansch
- 21
- Pfeil
- 22
- Pfeil
- 23
- Keil
- 24
- Keilspitze
- 25
- Frontpartie
- 26
- Motorhaube
- 27
- Motorblock
- 28
- Führungsfläche
- 29
- Führungsfläche
- 30
- Rampe
- 31
- Führungsfläche
- 32
- Befestigungsflansch
- 33
- Befestigungsflansch
- 34
- Verstärkungselement
- A
- Achse
- E
- Horizontalebene
- H
- Kontaktbereich
- L
- Längsachse
- P
- Kontaktbereich
- V
- Versatz
- α
- Winkel
