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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Frontpartie für ein Kraftfahrzeug, bei dem in einem Zwischenraum zwischen einem Stoßfängerquerträger und einer Stoßfängerschale ein Stoßsensor örtlich verteilt angeordnet ist, um einen Zusammenstoß der Stoßfängerschale mit einem Fußgänger zu erfassen.
DE 10 2010 022 686 A1 beschreibt eine solche Frontpartie und regt an, das Erfassungssignal von deren Stoßsensor zum Auslösen einer Fußgängerschutzvorrichtung zu nutzen, die allerdings in besagter Druckschrift nicht weiter beschrieben ist.
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Die Breite des Stoßfängerquerträgers ist bei dieser herkömmlichen Frontpartie deutlich kleiner als die der Stoßfängerschale. Wenn ein zentraler Bereich der Stoßfängerschale an ein externes Objekt stößt und in Kontakt mit diesem verformt wird, wird dies vom Drucksensor zuverlässig erfasst. Seitliche Bereiche der Stoßfängerschale, die jenseits der Enden des Stoßfängerquerträgers liegen, können jedoch im Prinzip beliebig verformt werden, ohne dass dies von dem Stoßsensor erfasst wird. Fußgängerschutzmaßnahmen, die basierend auf dem Signal des Stoßsensors ausgelöst werden sollen, bleiben daher aus, wenn nur ein seitlicher Bereich der Stoßfängerschale gegen den Fußgänger anstößt und der zentrale Bereich dabei nicht ausreichend mit verformt wird.
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Eine Angleichung der Breite des Stoßfängerquerträgers an die Breite der Stoßfängerschale wäre zwar denkbar, würde aber dazu führen, dass die Ränder der Stoßfängerschale in Bezug auf den Beinanprall dieselben Anforderungen erfüllen müssten wie der zentrale Bereich. Dazu müsste die Fahrzeugfront bis zu den Rändern hin im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufen; eine Abrundung der Karosserieecken, die sowohl aerodynamisch günstig ist als auch den Fußgänger schützt, indem sie ihn seitwärts am Fahrzeug vorbeilenkt, wäre dann nicht mehr möglich.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Frontpartie für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das eine zuverlässige Erfassung von Kollisionen der Stoßfängerschale mit einem externen Hindernis auch in seitlichen Bereichen der Stoßfängerschale gewährleistet, die jenseits der Enden des Stoßfängerquerträgers liegen, ohne dass dafür diese seitlichen Bereiche nennenswert versteift werden müssten.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zu Folge gelöst, indem bei einer Frontpartie für ein Kraftfahrzeug mit einer Stoßfängerschale, einem Stoßfängerquerträger und einem in einem zentralen Zwischenraum zwischen der Stoßfängerschale und dem Stoßfängerquerträger verteilt angeordneten Stoßsensor, bei der die Stoßfängerschale in Fahrzeugquerrichtung über die Enden des Stoßfängerquerträgers hinausreicht, an die Enden des Stoßfängerquerträgers Ausleger angefügt sind, und der Stoßsensor auch in seitlichen Zwischenräumen zwischen den Auslegern und der Stoßfängerschale verteilt ist.
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Die Ausleger können, da sie vom Stoßfängerquerträger körperlich getrennte Bauteile bilden, mit einer mechanischen Festigkeit ausgeführt sein, die stark von der des Stoßfängerquerträgers abweicht. Insbesondere sollte die mechanische Belastbarkeit dieser Ausleger soeben ausreichend sein, um im Falle einer Kollision mit einem Objekt jenseits der Enden des Stoßfängerquerträgers vor einem Nachgeben der Ausleger eine Stoßerfassung durch den Stoßsensor zu gewährleisten. Es liegt auf der Hand, dass hinsichtlich Materialwahl und Struktur der Ausleger eine große Variationsbreite möglich ist, da die erforderliche Belastbarkeit der Ausleger unter anderem von der Empfindlichkeit des Stoßsensors abhängt.
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Insbesondere können die Ausleger aufgrund der relativ geringen Anforderungen an ihre Belastbarkeit preiswert aus Kunststoff gefertigt, insbesondere spritzgeformt sein, wohingegen der Stoßfängerquerträger ein Metallteil sein sollte.
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Der zentrale Zwischenraum zwischen dem Stoßfängerquerträger und der Stoßfängerschale ist durch einen Energieabsorberkörper vorzugsweise zumindest weitgehend ausgefüllt.
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Die seitlichen Zwischenräume hingegen können teilweise frei von einem Energieabsorberkörper sein, so dass, wenn die Stoßfängerschale unter einem Aufprall zurückweicht, sie im Wesentlichen ungedämpft auf den Stoßsensor trifft. So ist sichergestellt, dass trotz geringer Festigkeit der Ausleger ein scharfer Anstieg der auf den Stoßsensor einwirkenden Kraft erfassbar ist, der, selbst wenn die Kraft betragsmäßig gering ist, eine sichere Erkennung eines Zusammenstoßes ermöglicht.
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Der Stoßsensor kann insbesondere einen Schlauch, der sich im zentralen Zwischenraum und den seitlichen Zwischenräumen erstreckt, sowie wenigstens einen Drucksensor umfassen, der an dem Schlauch angeordnet ist, um aus einem Zusammenstoß resultierende Druckschwankungen zu erfassen.
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Der wenigstens eine Drucksensor ist am einfachsten an einem Ende des Schlauchs zu montieren.
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Es können Drucksensoren an beiden Enden des Schlauches vorgesehen sein, zum einen um eine redundante Druckmessung zu ermöglichen, zum anderen um die Reaktionszeit des Stoßsensors weitgehend unabhängig vom Ort des Aufpralls des Objekts auf die Stoßfängerschale zu machen.
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Um im Falle einer Kollision eine Beschädigung des Drucksensors zu vermeiden, sollte dieser außerhalb des seitlichen Zwischenraums angeordnet sein.
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In den seitlichen Zwischenräumen kann der Schlauch aus einer Nut eines Energieabsorberkörpers vorspringen, so dass er bei einem Zusammenstoss sofort, noch bevor eine Stauchung des Energieabsorberkörpers beginnt, einem Druckstoß ausgesetzt ist.
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Die Ausleger können jeweils eine Frontplatte, auf der der Drucksensor verteilt ist, und zur Versteifung von der Frontplatte zum Fahrzeuginneren hin abstehende Rippen umfassen.
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Die im Rahmen der Erfindung erwünschte Nachgiebigkeit des Auslegers bei Belastung durch eine Kollision kann einerseits durch Wahl eines leicht nachgiebigen Materials bzw. einer geringen Materialstärke des Auslegers, andererseits aber auch durch eine leicht zerstörbare Verankerung des Auslegers, unabhängig von dessen struktureller Nachgiebigkeit, erzielt werden. Eine solche Verbindung kann insbesondere dadurch geschaffen werden, dass die Ausleger jeweils einen den Stoßfängerquerträger seitwärts verlängernden Hauptkörper und eine Lasche umfassen, die an einer Vorderseite des Stoßfängerquerträgers anliegend befestigt ist und dadurch einer starken Zugbelastung ausgesetzt ist, wenn bei einer Kollision eine ins Fahrzeuginnere gerichtete Kraft auf den Hauptkörper wirkt.
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Die Lasche kann am Stoßfängerquerträger unter anderem durch Nieten befestigt sein. Eine solche Befestigung konzentriert die bei einer Kollision in der Lasche auftretenden Zugkräfte auf kleiner Fläche und ermöglicht ein Nachgeben des Auslegers durch Reißen der Lasche jeweils bei Überschreitung einer gut reproduzierbaren maximalen Belastbarkeit.
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Wenn der Stoßfängerquerträger in an sich üblicher Weise über Crashboxen an Längsträgern des Fahrzeugs befestigt ist, können die Ausleger jeweils einen sich zum Fahrzeuginneren hin erstreckenden Arm aufweisen, der sich an einer der Crashboxen abstützt.
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Vorzugsweise sollte die Abstützung lediglich in einem Druckkontakt bestehen. Insbesondere sollte der Arm nicht durch Befestigungselemente strukturell mit der Crashbox verbunden sein um deren Faltverhalten im Crashfall nicht negativ zu beeinflussen.
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Um zum einen eventuell vorhandene Toleranzen zu kompensieren oder um Spaltkorrosion vorzubeugen kann ein gewisser Abstand des Auslegers zur Crashbox erforderlich sein. Um ein Klappern in Kontakt mit der Crashbox zu vermeiden und zugleich einen definierten Abstand sicher zu stellen, kann der Arm eine in Kontakt mit der Crashbox vorgespannte Feder umfassen.
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Der Stoßsensor kann insbesondere zum Auslösen eines Antriebs dienen, durch den bei Kollision mit einem Fußgänger eine Fronthaube des Fahrzeugs angehoben wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 einen horizontalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Frontpartie entlang der Ebene I-I aus 2;
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2 einen vertikalen Schnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch die Frontpartie entlang der Ebene II-II aus 1;
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3 einen Schnitt entlang der Ebene III-III aus 1;
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4 eine perspektivische Ansicht eines Auslegers der Frontpartie aus 1–3;
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5 eine Ansicht des an einem Ende eines Stoßfängerquerträgers befestigten Auslegers von vorn; und
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3 einen Schnitt entlang der Ebene VI-VI aus 1 gemäß einer weiterentwickelten Ausgestaltung.
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1 zeigt in einer Draufsicht einen Stoßfängerquerträger 1, der in an sich bekannter Weise über zwei an seiner Rückseite befestigte Crashboxen 2 an Längsträgern 3 befestigt ist, die sich über im Wesentlichen die gesamte Länge des Fahrzeugs hinweg erstrecken und einen wesentlichen tragenden Bestandteil seiner Karosserie bilden. Stoßfängerquerträger 1 und Crashboxen 2 sind Hohlprofile aus Metall, deren Belastbarkeit bemessen ist, um im Falle einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug oder einem anderen Objekt von ähnlichem Gewicht Aufprallenergie aufzunehmen und dabei verformt zu werden und so die Längsträger 3 bei einer nicht zu energiereichen Kollision vor Deformation zu schützen.
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Ein Energieabsorberkörper 4 füllt einen Zwischenraum 5 zwischen dem Stoßfängerquerträger 1 und einer Stoßfängerschale 6. Der Energieabsorberkörper 4 kann zum Beispiel ein Formkörper aus einem Hartschaumstoff oder ein dünnwandiges Spritzformteil, insbesondere mit Wabenstruktur, sein. Die mechanische Belastbarkeit des Energieabsorberkörpers 4 und der Stoßfängerschale 6 ist erheblich geringer als die des Stoßfängerquerträgers 1, um ein Nachgeben der Stoßfängerschale 6 bereits bei einer Kollision mit einem Fußgänger, einem Tier oder einem anderen Objekt von vergleichbar geringer Masse zu ermöglichen.
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Die Ausdehnung des Stoßfängerquerträgers 1 in Fahrzeugquerrichtung entspricht in etwa dem Abstand der Längsträger 3 voneinander und ist deutlich kleiner als die entsprechende Abmessung der Stoßfängerschale 6. Im hier gezeigten Fall liegen Enden 7 des Stoßfängerquerträgers 1 jeweils etwa in einer Flucht mit Außenwänden der Crashboxen 2, so dass äußere Bereiche 8 der Stoßfängerschale 6, die seitwärts über die Längsträger 3 hinausragen, durch den Stoßfängerquerträger 1 nicht wirksam rückseitig abgestützt sind.
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Wenn ein zentraler Bereich 9 der Stoßfängerschale 6, vor dem Stoßfängerquerträger 1, mit einem Fußgänger kollidiert, kommt es zunächst an dem am weitesten nach vorn vorspringenden Teil der Stoßfängerschale 6 zum Kontakt mit dem Fußgänger, nämlich, wie anhand des Querschnitts der 2 zu erkennen, in einem in Höhe der Unterschenkel des Fußgängers liegenden, von einem Hilfsträger 10 abgestützten unteren Bereich 11. Anschließend wird der zentrale Bereich 9 vor dem Stoßfängerquerträger 1 eingedrückt und der dazwischenliegende Energieabsorberkörper 4 gestaucht. In einer Nut 12 an der Rückseite des Energieabsorberkörpers 4, in Kontakt mit der Vorderseite des Stoßfängerquerträgers 1, ist ein flexibler Schlauch 13 eines Stoßsensors 14 verlegt. An den Enden des Schlauchs 13 montierte, in 2 nicht sichtbare Drucksensoren erfassen einen Druckstoß, der sich im Schlauch 13 ausbreitet, wenn dieser zwischen dem Energieabsorberkörper 4 und dem Stoßfängerquerträger 1 zusammengedrückt wird. Das aus dem Druckstoß resultierende Ausgangssignal der Drucksensoren löst eine Aufstellbewegung einer in 2 teilweise dargestellten, auf einem Haubenschlossträger 15 abgestützten Fronthaube 16 aus, so dass diese in der Lage ist, Kopf und Rumpf des Fußgängers in großem Abstand von einem Motorblock des Fahrzeugs abzufangen, wenn dieser von oben auf die Haube 16 aufschlägt. Ein Antrieb 17 für die Bewegung der Fronthaube ist hier schematisch als ein zwischen der Fronthaube 16 und dem Haubenschlossträger 15 angeordneter Airbag dargestellt; selbstverständlich kommen auch andere Antriebe wie etwa pneumatische Stellzylinder, Federn oder dergleichen zum Antreiben der Haubenbewegung in Betracht.
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Eine entsprechende Aufstellbewegung der Fronthaube 16 oder eine beliebige andere Fußgängerschutzmaßnahme sollte auch dann zuverlässig auslösbar sein, wenn ein Zusammenstoß mit dem Fußgänger nicht im zentralen Bereich 9 sondern an einem der äußeren Bereiche 8 der Stoßfängerschale 6 stattfindet. Um dieses Ziel zu erreichen, gleichzeitig aber die leichte Verformbarkeit der äußeren Bereiche 8 zu bewahren, die sich aus der fehlenden Abstützung der Bereiche 8 durch den Stoßfängerquerträger 1 ergibt, sind, wie wiederum in 1 zu sehen, an die Enden 7 des Stoßfängerquerträgers 1 zwei Ausleger 18 angefügt.
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Einer dieser beiden zueinander spiegelbildlichen Ausleger 14 ist in 4 in einer schematischen perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Ausleger 18 hat einen in etwa kastenförmigen Grundkörper 19 mit einer in der Perspektive der 4 vom Betrachter abgewandten Frontplatte 20, die die dem Energieabsorberkörper 4 zugewandte Vorderseite des Stoßfängerquerträgers 1 seitwärts verlängert. Die Frontplatte 20 ist versteift durch von ihren Rändern aus zum Fahrzeuginneren hin abstehende Seitenwände 21, die dem Grundkörper 19 eine Gestalt ähnlich einem zum Fahrzeuginneren hin offenen Kasten geben. Weitere versteifende Rippen 22, hier eine einzelne horizontale Rippe, können sich über die Innenseite der Frontplatte 20 erstrecken.
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Von dem Grundkörper 19 steht in bündiger Verlängerung der Frontplatte 20 eine Lasche 23 ab. Wie in dem Schnitt der 3 deutlich wird, ist diese Lasche 23 in einer flachen Vertiefung an der Vorderseite des Stoßfängerquerträgers 1 aufgenommen und an diesem mithilfe mehrerer Nieten 24 befestigt.
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Die an die Lasche 23 angrenzende, das Ende 7 des Stoßfängerquerträgers 1 überdeckende Seitenwand 21 ist ihrerseits durch in den Grundkörper 19 hineinragende Rippen 25 versteift und durch einen Arm 26 in Richtung des Fahrzeuginneren verlängert. Wie in 1 zu sehen, erstreckt der Arm 26 sich in geringem Abstand entlang der Außenseite der Crashbox 2. Aus dem Arm 26 ist eine Blattfeder 27 ausgeklinkt, die im montierten Zustand in Kontakt mit der Außenseite der Crashbox leicht gestaucht ist. So steht der Ausleger 18 zwischen der Blattfeder 27 und der Lasche 23 unter einer Biegespannung, die für einen spielfreien Sitz am Stoßfängerquerträger 1 sorgt und verhindert, dass Erschütterungen während der Fahrt klappernde Bewegungen des Auslegers 18 anregen.
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Wie in 1 und insbesondere in der Vorderansicht der 5 zu erkennen, erstreckt sich der Schlauch 13 des Stoßsensors 14 über die Enden 7 des Stoßfängerquerträgers 1 hinaus auf die Frontplatten 20 der dort montierten Ausleger 18. Die bereits oben erwähnten, in 5 mit den Bezugszeichen 28 bezeichneten Drucksensoren des Stoßsensors 14 sind in 5 frei hängend dargestellt, in der Praxis sind sie am Ausleger 18 oder, ausreichende Länge des Schlauches 13 vorausgesetzt, am Stoßfängerquerträger 1 in einer Position, zum Beispiel an deren Unter- oder Rückseite, befestigt, in der sie nicht gefährdet sind, beschädigt zu werden, wenn die Stoßfängerschale 6 bei einer Kollision ins Fahrzeuginnere zurückweicht.
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Während der Zwischenraum 5 zwischen dem Stoßfängerquerträger 1 und dem zentralen Bereich 9 der Stoßfängerschale 6 im Wesentlichen durch den Energieabsorberkörper 4 ausgefüllt ist, ist ein entsprechender Zwischenraum 29 zwischen dem Ausleger 18 und dem sich über seine Frontplatte 20 erstreckenden Schlauch 13 einerseits und dem äußeren Bereich 8 der Stoßfängerschale 6 andererseits leer, so dass, wenn der äußere Bereich 8 mit einem externen Objekt kollidiert, er zunächst in den Zwischenraum 29 zurückweichen kann, ohne den Ausleger 18 zu belasten. So trifft die Stoßfängerschale 6 zunächst im Wesentlichen ungedämpft gegen den Schlauch 13 und staucht diesen, so dass von den Drucksensoren 28 ein Anstieg des hydrostatischen Drucks im Schlauch 13 wahrgenommen wird. Die von der Stoßfängerschale 6 ausgeübte Druckkraft überträgt sich über den Schlauch 13 auf den Ausleger 18 und setzt die Lasche 23 einer Zugbelastung in Längsrichtung des Stoßfängerquerträgers 1 aus. Die Belastbarkeit der Lasche 23 ist auf die Empfindlichkeit der Drucksensoren 28 so abgestimmt, dass der Druck im Schlauch 13, bei dem die Lasche 23 an ihren von den Nieten 24 durchsetzten Löchern 30 aufreißt, knapp über dem Druck liegt, der zum Erkennen einer Kollision und zum Auslösen des Antriebs 17 erforderlich ist. Da die Belastbarkeit des Auslegers 18 im Vergleich zu den übrigen Bestandteilen der Frontpartie gering ist, hat sie auf das Deformationsverhalten im Kollisionsfall keinen merklichen Einfluss, ihre Funktion beschränkt sich darauf, dem zurückweichenden äußeren Bereich 8 der Stoßfängerschale 6 nur eben so viel Widerstand zu leisten, wie nötig ist, um die Erfassung der Kollision durch den Stoßsensor 14 sicherzustellen, so dass ein wirksamer Fußgängerschutz auch im Falle einer Kollision im äußeren Bereich 8 gewährleistet ist.
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6 zeigt einen Querschnitt durch den äußeren Bereich 8 der Stoßfängerschale 6, den Ausleger 18 und den Zwischenraum 29 gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung. Der Energieabsorberkörper 4 ist hier zu beiden Seiten hin in die seitlichen Zwischenräume 29 hinein einteilig verlängert, allerdings ist die Tiefe der Nut 12 hier geringer als der Durchmesser des sich darin erstreckenden Schlauches 13, so dass zwischen dem Energieabsorberkörper 4 und dem Ausleger 18 ein Spalt 31 frei bleibt. Wenn bei einem Aufprall auf den äußeren Bereich 8 die Stoßfängerschale 6 und der Energieabsorberkörper 4 zurückgedrängt werden, wird der Schlauch 13 sofort zwischen dem Energieabsorberkörper 4 und dem Ausleger 18 komprimiert, und der Drucksensor 28 registriert einen Druckanstieg bereits bei geringer Auslenkung der Stoßfängerschale 6, bevor oder ohne dass der Energieabsorberkörper 4 gestaucht wird.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßfängerquerträger
- 2
- Crashbox
- 3
- Längsträger
- 4
- Energieabsorberkörper
- 5
- Zwischenraum
- 6
- Stoßfängerschale
- 7
- Ende (des Stoßfängerquerträgers)
- 8
- äußerer Bereich (der Stoßfängerschale)
- 9
- zentraler Bereich (der Stoßfängerschale)
- 10
- Hilfsträger
- 11
- unterer Bereich (der Stoßfängerschale)
- 12
- Nut
- 13
- Schlauch
- 14
- Stoßsensor
- 15
- Haubenschlossträger
- 16
- Fronthaube
- 17
- Antrieb
- 18
- Ausleger
- 19
- Grundkörper
- 20
- Frontplatte
- 21
- Seitenwand
- 22
- Rippe
- 23
- Lasche
- 24
- Niete
- 25
- Rippe
- 26
- Arm
- 27
- Blattfeder
- 28
- Drucksensor
- 29
- Zwischenraum
- 30
- Loch
- 31
- Spalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010022686 A1 [0001]
