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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Kraftfahrzeug zur Absorption von Energie bei einem Unfall.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 10 2008 063538 A1 , sind solche Anordnungen bekannt, die sogenannte Crashboxen umfassen. Diese Crashboxen können auch als Energieabsorptionseinheiten bezeichnet werden. Sie sollen bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs Energie absorbieren, um das Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen zu verringern.
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Bei einem Kraftfahrzeug ergeben sich für die Ausgestaltung derartiger Anordnungen unterschiedliche Anforderungen. Bei einem Unfall mit relativ geringer Geschwindigkeit (z. B. weniger als 20 km/h) soll die Anordnung steif sein und wenig nachgeben, um Beschädigungen am Kraftfahrzeug zu vermeiden. Bei einem Unfall mit relativ großer Geschwindigkeit soll die Anordnung viel Energie absorbieren.
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Eine weitere wichtige Anforderung ist der Fußgängerschutz. Bei einem Unfall mit einem Fußgänger soll die Fahrzeugfront möglichst weich sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die einen zuverlässigen Fußgängerschutz und eine hohe Steifigkeit bei einem Unfall mit einem relativ breiten Objekt, wie beispielsweise einem anderen Kraftfahrzeug, einer Wand oder einer Mauer, bietet. Außerdem soll ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Anordnung geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Anordnung umfasst ein Abdeckmittel und mehrere nebeneinander angeordnete Energieabsorptionseinheiten. Das Abdeckmittel deckt eine Seite der Energieabsorptionseinheiten ab. Das Abdeckmittel kann beispielsweise als Frontverkleidung für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. in diesem Fall wird die Seite der Energieabsorptionseinheiten abgedeckt, die in Einbaulage im Kraftfahrzeug nach vorne gerichtet ist.
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Das Abdeckmittel weist in ersten Teilbereichen eine geringere Steifigkeit auf als in zweiten Teilbereichen. Unter der Steifigkeit wird hier insbesondere der Widerstand des Abdeckmittels gegen plastische und elastische Verformungen angesehen. Insbesondere die Steifigkeit gegenüber einer Verformung in Richtung der Energieabsorptionseinheiten kann hier gemeint sein.
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Eine gewisse Steifigkeit von Teilbereichen des Abdeckmittels muss vorhanden sein, damit das Abdeckmittel an anderen Bauteilen des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann. Bei einem Unfall mit einem Fußgänger ist jedoch eine geringe Steifigkeit vorteilhaft. Erfindungsgemäß werden beide Anforderungen durch die Teilbereiche mit unterschiedlichen Steifigkeiten erfüllt. Wenn der Fußgänger in Kontakt mit dem Abdeckmittel kommt, wird das Abdeckmittel verformt. Die Verformung erfolgt jedoch nicht nur genau dort, wo der Fußgänger das Abdeckmittel berührt, sondern aufgrund der Steifigkeit des Abdeckmittels auch in angrenzenden Bereichen. Je steifer das Abdeckmittel ist, desto größer ist der Bereich, der verformt wird.
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Wenn einer der ersten Teilbereiche mit der geringeren Steifigkeit verformt wird, wird der benachbarte Bereich nicht oder zumindest weniger stark verformt. Somit wird der bei einer Kollision mit einem Fußgänger verformte Bereich des Abdeckmittels verkleinert. Dadurch verringert sich die Steifigkeit der gesamten Anordnung bei einer Kollision mit einem Fußgänger.
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Wie bereits erwähnt, deckt das Abdeckmittel die Energieabsorptionseinheiten ab. Bei einer Kollision wird die Steifigkeit der Anordnung wesentlich von den Energieabsorptionseinheiten beeinflusst. Je mehr Energieabsorptionseinheiten verformt werden, desto steifer ist die Anordnung. Da erfindungsgemäß der verformte Bereich des Abdeckmittels verkleinert wird, werden auch weniger Energieabsorptionseinheiten verformt, sodass die Anordnung bei einer Kollision mit einem Fußgänger relativ weich ist und eine geringe Steifigkeit aufweist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die ersten Teilbereiche jeweils zwischen zwei der Energieabsorptionseinheiten und in einer ersten Richtung versetzt zu den Energieabsorptionseinheiten angeordnet sein. Die erste Richtung kann dabei senkrecht zu der Richtung verlaufen, in der die Energieabsorptionseinheiten nebeneinander angeordnet sind. In der Einbauposition der Anordnung in einem Kraftfahrzeug kann die erste Richtung die Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs sein. Das Abdeckmittel kann also die Vorderseite der Energieabsorptionseinheiten abdecken. Die ersten Teilbereiche können dann nach vorne versetzt zwischen den Energieabsorptionseinheiten angeordnet sein. Die ersten Teilbereiche können also jeweils einen Zwischenraum zwischen den Energieabsorptionseinheiten abdecken, während die zweiten Teilbereiche die Energieabsorptionseinheiten abdecken.
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Die Anordnung der ersten Teilbereiche zwischen den Energieabsorptionseinheiten hat insbesondere den Vorteil, dass die bei einem Unfall mit einem Objekt auftretende Kraft nur auf die Energieabsorptionseinheiten im Bereich des Objekts wirkt. Die Verformung oder Bewegung benachbarter Energieabsorptionseinheiten wird dadurch verringert oder verhindert, dass in dem Teilbereich des Abdeckmittels, der einen Zwischenraum zwischen zwei der Energieabsorptionseinheiten abdeckt, eine besonders geringe Steifigkeit vorliegt. Somit kann sich das Abdeckmittel in diesem Bereich besonders leicht verformen und es erfolgt keine oder nur eine geringe Verformung des benachbarten Bereichs.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Energieabsorptionseinheiten unabhängig voneinander beweglich, plastisch und/oder elastisch verformbar sein. Die Beweglichkeit und/oder Verformbarkeit kann insbesondere in einer Richtung von der abgedeckten Seite zur Befestigungsseite hin ausgebildet sein. Im eingebauten Zustand der Anordnung in einem Kraftfahrzeug können die Energieabsorptionseinheiten also bei einem Frontalunfall des Kraftfahrzeugs in Richtung des Hecks des Kraftfahrzeugs elastisch verformbar und/oder beweglich sein.
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Wenn die Energieabsorptionseinheiten unabhängig voneinander beweglich und/oder elastisch verformbar sind, werden immer nur die Energieabsorptionseinheiten bewegt und/oder verformt, auf die eine Kraft durch das Objekt ausgeübt wird, mit dem ein Unfall erfolgt ist. Wenn es sich dabei um einen Fußgänger handelt, werden aufgrund der geringen Breite des Fußgängers relativ wenige Energieabsorptionseinheiten verformt und/oder bewegt. Dies hat eine relativ geringe Steifigkeit der Anordnung zur Folge, was bei einem Unfall mit einem Fußgänger vorteilhaft ist. Bei einem Unfall mit einem relativ breiten Objekt (z. B. einer Mauer, einem anderen Kraftfahrzeug oder einer Wand) werden hingegen vergleichsweise viele Energieabsorptionseinheiten verformt und/oder bewegt, wodurch eine hohe Steifigkeit der Anordnung erreicht wird.
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Mit anderen Worten wird das Verhalten der Anordnung bei einem Unfall an die Geometrie des Objekts angepasst, mit dem der Unfall erfolgt. Bei relativ kleinen aufprallenden Objekten (z. B. das Bein eines Fußgängers) weist die Anordnung eine relativ geringe Steifigkeit auf. Bei relativ großen aufprallenden Objekten (z. B. anderes Fahrzeug) weist die Anordnung eine größere Steifigkeit auf, sodass viel Energie absorbiert wird und die Fahrzeuginsassen geschützt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass je nach Größe der Aufprallfläche mehr oder weniger Energieabsorptionseinheiten verformt oder bewegt werden.
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Es wird somit mit den Energieabsorptionseinheiten in Kombination mit dem Abdeckmittel in einem relativ kleinen und vor allem in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs kurzen Bauraum ein zuverlässiger Schutz für Fußgänger und eine zuverlässige Absorption von Unfallenergie erreicht. Für den Fußgängerschutz sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig, die die Ausdehnung der Anordnung in Längsrichtung vergrößern würden. Somit können relativ kleine Überhänge (die Distanz zwischen dem Mittelpunkt des Vorderrads und dem vorderen Ende des Kraftfahrzeugs) erreicht werden. Diese können aus gestalterischen Gründen wünschenswert sein. Außerdem können relativ lange Überhänge bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs auf eine Rampe oder an einem steilen Berg aufsetzen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Energieabsorptionseinheiten jeweils Befestigungsmittel für eine Befestigung an einer Trägerstruktur eines Kraftfahrzeugs aufweisen. Die Befestigungsmittel können jeweils an einer der von dem Abdeckmittel abgedeckten Seite gegenüberliegenden Befestigungsseite der Energieabsorptionseinheiten angeordnet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die ersten und die zweiten Teilbereiche einander abwechselnd angeordnet sein. Somit werden zwei zweite Teilbereiche immer durch einen ersten Teilbereich voneinander getrennt. Der erste Teilbereich mit der niedrigeren Steifigkeit verhindert eine Verformung des benachbarten zweiten Teilbereichs, wenn nicht direkt auf diesen durch ein Unfallobjekt eine Kraft ausgeübt wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Abstände zwischen den ersten Teilbereichen gleich groß sein. Diese Regelmäßigkeit hat insbesondere den Vorteil, dass die abgedeckten Energieabsorptionseinheiten ebenso regelmäßig angeordnet werden können und dass bei einem Unfall auftretende Kräfte gleichmäßig aufgenommen werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Abstände zwischen den zweiten Teilbereichen gleich groß sein. Diese Regelmäßigkeit hat insbesondere den Vorteil, dass die abgedeckten Energieabsorptionseinheiten ebenso regelmäßig angeordnet werden können und dass bei einem Unfall auftretende Kräfte gleichmäßig aufgenommen werden.
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Es ist auch möglich, dass die Abstände zwischen den ersten und/oder zwischen den zweiten Teilbereichen unterschiedlich groß sind.
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Vorzugsweise wird die Anordnung der ersten und der zweiten Bereiche an die Geometrie des jeweiligen Fahrzeugs angepasst.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Steifigkeit des Abdeckmittels in den ersten Teilbereichen jeweils durch zumindest ein Schwächungselement verringert sein. Das Schwächungselement kann beispielsweise eine Nut, eine Verringerung der Materialdicke, eine Verringerung der Materialdichte und/oder zumindest eine Ausnehmung umfassen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können beispielsweise in Kombination mit der in
DE 10 2009 007 410 A1 beschriebenen Erfindung verwendet werden. In einem solchen Fall kann die Anordnung auf unterschiedliche Geometrien des bei einem Unfall auftreffenden Objekts durch unterschiedliche Widerstände gegen ein Eindringen in die Struktur reagieren. Wenn das auftreffende Objekt eine schmale und/oder runde Geometrie aufweist, trennt diese Geometrie die aus der
DE 10 2009 007 410 A1 bekannten Zapfen- bzw. Säulenelemente voneinander. Die Folge ist eine relativ geringe Steifigkeit der Anordnung. Wenn das auftreffende Objekt eine flache Form hat und/oder relativ groß ist, wird das Eindringen verhindert und die Zapfen bzw. Säulenelemente tragen dazu bei, dass die Anordnung eine relativ große Steifigkeit aufweist.
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Ferner ist es möglich, dass an dem Abdeckmittel Trennelemente angeordnet sind, die dazu ausgebildet sind, die Zapfen- bzw. Säulenelemente voneinander zu trennen. Dadurch wird erreicht, dass nur relativ wenige Energieabsorptionseinheiten bewegt und/oder verformt werden, wenn ein relativ kleines Objekt auf die Anordnung trifft. Dies führt zu einer relativ geringen Steifigkeit. Bei einem relativ großen Objekt werden weiterhin relativ viele Energieabsorptionseinheiten verformt und/oder bewegt, sodass eine relativ grolle Steifigkeit erreicht wird.
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Die Anordnung weist somit ein vorteilhaftes Verhalten bei Unfällen mit Objekten unterschiedlicher Geometrie auf. Das Verhalten passt sich an die Geometrie des Objekts an. Dabei wird sowohl die Größe des Objekts berücksichtigt als auch die geometrische Form, also z. B. ob es sich um ein rundes oder ein spitzes Objekt handelt.
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Vorzugsweise sind die Trennelemente in den ersten Teilbereichen angeordnet. Dadurch verstärkt sich die Entkoppelung benachbarter Energieabsorptionseinheiten voneinander, sodass bei einem Unfall mit einem relativ kleinen Objekt eine geringe Steifigkeit erreicht wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Darin zeigen:
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1A bis C eine schematische Darstellung einer Anordnung nach einer Ausführungsform der Erfindung bei einem Unfall mit einem Objekt relativ geringer Breite;
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2 eine schematische Darstellung eines Abdeckmittels mit ersten und zweiten Teilbereichen unterschiedlicher Steifigkeit;
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3A und B schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Erfindung bei einem Unfall mit einem runden kleinen Objekt; und
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4A und B schematische Darstellungen der Ausführungsform aus 3 bei einem Unfall mit einem flächigen großen Objekt.
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Die Anordnung 100 umfasst ein Abdeckmittel 101 und mehrere Energieabsorptioriseinheiten 102, von denen in 1 nur eine dargestellt ist. In den 1A und 1B ist der Verlauf eines Unfalls eines Kraftfahrzeugs, an dem die Anordnung 100 angebracht ist, mit einem Objekt 103 dargestellt. In 1C ist die Anordnung 100 nach dem Unfall dargestellt.
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In 1B ist klar zu erkennen, wie das Objekt sowohl das Abdeckmittel 101 als auch die Energieabsorptionseinheit 102 verformt. Dadurch, dass das Abdeckmittel 101 erste Teilbereiche mit einer relativ geringen Steifigkeit aufweist, wird nur ein relativ kleiner Bereich des Abdeckmittels 101 verformt. Dies hat zur Folge, dass die von dem Objekt 103 auf das Abdeckmittel 101 ausgeübte Kraft nur stark lokal begrenzt an die Energieabsorptionseinheit 102 weitergeleitet wird. So wird der Bereich, in dem eine Kraft auf die Energieabsorptionseinheit 102 ausgeübt wird, klein gehalten. Dies hat eine geringe Steifigkeit zur Folge, da benachbarte Energieabsorptionseinheiten nicht oder nur geringfügig verformt werden. So erfährt das Objekt 103 beim Unfall eine relativ sanfte Abbremsung. Dies ist insbesondere bei Unfällen mit Fußgängern vorteilhaft.
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Das in 2 dargestellte Abdeckmittel 101 weist erste Teilbereiche 200 und zweite Teilbereiche 201 auf. Die Steifigkeit des Abdeckmittels 101 ist in den ersten Teilbereichen 200 geringer als in den zweiten Teilbereichen 201. Dies kann beispielsweise durch in den ersten Teilbereichen 200 angeordnete Nuten erreicht werden.
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Vorzugsweise sind die Energieabsorptionseinheiten 102 in der Einbaulage bei einem Kraftfahrzeug hinter den zweiten Teilbereichen 201 angeordnet. Durch die relativ weichen ersten Teilbereiche 200 wird die Verformung des Abdeckmittels 101 bei einem Unfall mit einem relativ schmalen Objekt auf wenige Energieabsorptionseinheiten beschränkt, wodurch die Steifigkeit relativ gering ist. Bei einem Unfall mit einem relativ breiten Objekt, wie etwa einem anderen Kraftfahrzeug, einer Mauer oder einer Wand, werden mehrere Energieabsorptionseinheiten verformt oder bewegt, sodass eine relativ hohe Steifigkeit erreicht wird.
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Bei der in
3A und
3B gezeigten Anordnung sind Zapfenelemente
300 angeordnet, die schon aus der
DE 10 2009 007 410 A1 bekannt sind. An dem Abdeckmittel
101 sind Trennelemente
301 angeordnet. Es ist jeweils ein Trennelement zwischen zwei Zapfenelementen
300 angeordnet.
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In 3B ist dargestellt, wie das Objekt 103 auf die Anordnung trifft. Die Trennelemente 301 haben den Effekt, dass sich die Zapfenelemente 300 bei ihrer Verformung weniger stark gegenseitig beeinflussen. Die Verformung benachbarter Zapfenelemente 300 wird also im Vergleich zu einer Ausführungsform ohne Trennelemente 301 verringert. Dadurch weist die Anordnung beim Unfall mit dem Objekt 103 eine relativ geringe Steifigkeit auf.
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In den 4A und 4B ist im Prinzip die gleiche Anordnung wie in den 3A und 3B dargestellt. Im Unterschied zu 3B ist in 4B ein Unfall mit einem relativ großen flächigen Objekt 302 dargestellt. In diesem Fall haben die Trennelemente 301 einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Verhalten der Anordnung. Es werden relativ viele Zapfenelemente 300 verformt, sodass die Anordnung eine relativ hohe Steifigkeit aufweist. So wird viel Unfallenergie durch die Anordnung absorbiert.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Anordnung
- 101
- Abdeckmittel
- 102
- Energieabsorptionseinheit
- 103
- Objekt
- 200
- erster Teilbereich
- 201
- zweiter Teilbereich
- 300
- Zapfenelement
- 301
- Trennelement
- 302
- Objekt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008063538 A1 [0002]
- DE 102009007410 A1 [0025, 0025, 0038]
