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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Deformationselement für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein mit diesem Deformationselement ausgestattetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 6.
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Zum Zwecke des Schutzes eines Kraftfahrzeuges bei einem Frontalunfall, von an einem solchen Unfall beteiligten Insassen des Kraftfahrzeuges sowie von in einen solchen Unfall verwickelten, außerhalb des Kraftfahrzeuges befindlichen Personen, insbesondere Fußgängern, ist eine Reihe von Maßnahmen vorgesehen:
Im Fall eines sogenannten low speed crashs, bei dem eine vergleichsweise hohe Last von bis zu etwa 100 kN mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit von 4 km/h bis zu etwa 20 km/h auf den Frontbereich eines Kraftfahrzeuges einwirkt (beispielsweise in Form eines Parkremplers), ist vorgesehen, dass die Last reversibel und möglichst störungsfrei von einem fahrzeugeigenen Deformationselement aufgenommen wird.
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Zur Darstellung einer Fußgängerschutzfunktion im Frontbereich eines Kraftfahrzeuges ist vorgesehen, dass eine vergleichsweise geringe Last von bis zu etwa 5 kN in einem vergleichsweise hohen Geschwindigkeitsbereich von etwa 20 km/h bis zu 40 km/h durch ein im Frontbereich des Kraftfahrzeuges vorgesehenes Deformationselement aufgenommen wird.
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Zur Realisierung des Schutzes im Fall eines low speed crashs und für eine Fußgängerschutzfunktion ist aus der
DE 10 2011 009 943 A1 ein Energieabsorptionssystem zum Einbau zwischen einem Stoßfänger und einem Querträger eines Kraftfahrzeuges bekannt, in dem eine Weichkomponente und eine Hartkomponente ineinander verzahnt sind und sich über die gesamte Breite des Kraftfahrzeuges erstrecken. Bei Verwendung des bekannten Energieabsorptionssystems kann sich ein vergleichsweise großer Überhang (dies ist der Abstand von Radmittelpunkt zu dem vordersten Punkt der Frontverkleidung) ergeben, der aus ästhetischer Sicht nicht immer gewünscht ist und den Rampenwinkel des entsprechenden Kraftfahrzeuges zusätzlich negativ beeinflusst.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Diese Aufgabe ist durch ein Deformationselement gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Deformationselement weist einen Querträgerhalter zur Anbringung an einem Querträger und eine gegenüber einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges benachbart positionierbare Stoßfängerplatte auf.
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Weiter ist zwischen Stoßfängerplatte und Querträgerhalter ein fliehkraftbetätigtes Freigabemittel zum Verstellen und Fixieren des Abstandes von Querträgerhalter und Stoßfängerplatte vorgesehen, wobei ein erster Abstand von Stoßfängerplatte und Querträgerhalter, ausgehend von einer Normallage, in einer ersten Lage größer ist als ein zweiter Abstand in einer zweiten Lage.
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Mittels eines solcherart ausgestalteten Deformationselementes ist in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und präzise lastfallabhängige Auslösung und Deformation des Deformationselementes ermöglicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deformationselementes ist ein Stempel vorgesehen, der einenends mit der Stoßfängerplatte versehen und andernends mit einer axial verschieblichen, in einer mit dem Querträgerhalter verbundenen Außenhülse angeordneten, Innnenhülse verschieblich gelagert ist, wobei sich sowohl das Sperrmittel als auch das Freigabemittel innerhalb der Außenhülse befinden. Hiermit ist ein weiter optimierter Aufbau des erfindungsgemäßen Deformationselementes ermöglicht.
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In vorteilhafter Weise können das Freigabemittel als eine mit dem Stempel radial wirkverbundene Matrize und das Sperrmittel als ein oder mehrere Sperrgewicht(e) ausgebildet sein, welche(s) die Matrize in der ersten Lage sperrt (sperren) und in der zweiten Lage freigibt (freigeben). Hierdurch wird der Aufbau des erfindungsgemäßen Deformationselementes weiter vereinfacht.
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Die Zuverlässigkeit und Präzision des erfindungsgemäßen Deformationselementes wird weiter verbessert, wenn ein auf die Innenhülse einwirkendes Rückstellmittel vorgesehen ist. Darüber hinaus kann das Deformationselement auf diese Weise reversibel arbeitend ausgestaltet werden.
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Die Präzision des erfindungsgemäßen Deformationselementes insbesondere im Hinblick auf dessen Auslösung und dessen Wirkung bei einem Unfall wird weiter durch ein auf das Sperrmittel einwirkendes Vorspannmittel verbessert.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Kraftfahrzeug mit einem Querträger und einem Stoßfänger gelöst, wobei ein Deformationselement der zuvor dargestellten erfindungsgemäßen Art vorgesehen ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten entsprechend.
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Erfindungsgemäß kann entlang der Fahrzeugquerrichtung eine Anzahl der erfindungsgemäßen Deformationselemente vorgesehen sein, so dass eine ganze Reihe von Lastfällen bzw. Schutzfunktionen realisiert ist. Dabei ist ihre Position, beispielsweise ihre Anordnung parallel zur Fahrzeughochachse, gegenüber einer Fahrzeugkarosserie dem Grundsatz nach frei gestaltbar und lediglich durch den zugrundeliegenden Lastfall eingeschränkt.
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In besonders vorteilhafter Weise weisen die solcherart, insbesondere entlang dem Querträger, befestigten Deformationselemente zumindest teilweise fliehkraftbetätigte Freigabemittel unterschiedlicher Massen und/oder Abmessungen und/oder Vorspannmittel, insbesondere Federn unterschiedlicher Federkonstanten, auf. Hierdurch ist es ermöglicht, die Deformationselemente positionsabhängig an verschiedene Lastfälle auf einfache Art anzupassen.
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Die vorstehend beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung können, soweit möglich, auch wenn es vorstehend nicht explizit beschrieben ist, miteinander kombiniert werden.
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Nachstehend folgt eine Kurzbeschreibung von Figuren der vorliegenden Erfindung.
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1 ist eine isometrische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Deformationselement in Normallage.
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2 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Deformationselementes im Schnitt.
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3 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Deformationselementes in einer ersten, bei einem low speed crash eingenommenen Lage.
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4 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Deformationselementes in einer zweiten, im Fall einer Fußgängerschutzfunktion eingenommenen Lage.
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5 ist eine Teilansicht von oben auf ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer Anzahl von montierten erfindungsgemäßen Deformationselementen.
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Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 1 bis 5 eine detaillierte, nicht präjudizierende, insbesondere einschränkende, Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes angegeben wird.
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In 1 ist – in isometrischer Ansicht – ein erfindungsgemäßes Deformationselement 1 mit einem Querträgerhalter 5 zur Anbringung an einen Querträger 10 und mit einer diesem gegenüberliegenden Stoßfängerplatte 15 gezeigt, die an einem Stoßfänger 20 benachbart positionierbar oder mit diesem verbindbar ist. Der Querträgerhalter 5 kann in an sich bekannter Weise durch hier nicht gezeigte Befestigungselemente, beispielsweise Schrauben, an dem Querträger 10 fixiert werden.
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Die Stoßfängerplatte 15 weist einen Stempel 25 auf, der gegenüber dem Querträgerhalter 5 längsverschieblich aufgenommen ist. Der zwischen Querträgerhalter 5 und Stoßfängerplatte 15 bestehende Abstand beträgt in der hier gezeigten Normallage, d. h. außerhalb irgendeiner Unfallsituation, D. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Deformationselement 1 rotationssymmetrisch um seine in oder parallel zur x-Richtung verlaufende Mittelachse M aufgebaut, wobei x die x-Achse eines an sich bekannten fahrzeugeigenen kartesischen Koordinatensystems ist.
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Das in 1 dargestellte Deformationselement 1 ist in 2 nochmals in Seitenansicht im Schnitt gezeigt, wobei der Stempel 25 aus Gründen der Übersicht teilweise gebrochen dargestellt ist. Dieser ist mit seinem der Stoßfängerplatte 15 entgegengesetzten Ende in einer Innenhülse 30 axial verschieblich gelagert. Die Innenhülse 30 selbst ist axial verschieblich in einer Aussenhülse 35 gelagert, deren der Stoßfängerplatte 15 entgegengesetztes Ende radial außenseitig gegen den Querträgerhalter 5 anliegt. Zwischen Innenhülse 30 und Außenhülse 35 befindet sich ein Rückstellmittel 40, das in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus Druckfedern besteht.
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Innerhalb der Außenhülse 35 befinden sich ebenfalls ein als Sperrgewicht ausgebildetes Sperrmittel 45 sowie ein als Matrize ausgebildetes Freigabemittel 50. Das Sperrmittel 45 ist mit dem Freigabemittel 50 radial wirkverbunden. Dies bedeutet, dass das Sperrmittel 45 radial gegen das Freigabemittel 50 anliegt. Diese Anlage wird nur unter bestimmten, nachfolgend erläuterten Umständen gelöst. Das Sperrmittel 45 selbst ist parallel zu der Mittelachse M des Deformationselementes 1 axial verschieblich gelagert und von einem als Druckfeder ausgebildeten Vorspannmittel 55 beaufschlagt. Der Stempel 25 liegt gegen das Freigabemittel 50 an, das dessen axiale Bewegung parallel zur Mittelachse M in Normallage, also außerhalb einer Unfallsituation, sperrt.
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Ausgehend von der in 1 und 2 gezeigten Normallage des erfindungsgemäßen Deformationselementes 1 nimmt dieses im Fall eines low speed crashs die in 3 gezeigte erste Lage ein. Bei einem low speed crash wirken vergleichsweise grolle Lasten von bis zu 100 kN bei vergleichsweise geringen Geschwindigkeiten von 4 km/h bis zu etwa 20 km/h.
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In einem solchen Lastfall bewegt sich der Stempel 25 zusammen mit der Außenhülse 35, dem darin befindlichen Sperrmittel 45 sowie dem Freigabemittel 50 in Richtung Querträgerhalter 5 und entgegen dem Rückstellmittel 40. Mithin verbleiben das Sperrmittel 45 sowie das Freigabemittel 50 relativ zueinander in ihrer der Normallage entsprechenden Position, und die Stoßfängerplatte 15 bewegt sich lediglich bis zu einer durch das Rückstellmittel 40 zugelassenen Lage. Der sich hierbei einstellende Abstand D1 zwischen Stoßfängerplatte 15 und Querträgerhalter 5 ist dabei kleiner als der Abstand D in Normallage. Mithilfe des Rückstellmittels 40 erfolgt somit in vorteilhafter Weise nicht nur eine Rückstellung des Stempels 25 in dem Fall, in dem der low speed crash beendet ist; vielmehr ist es auch möglich, hierdurch eine definierte, lastfallabhängige Auslösung und Bewegungscharakteristik des Stempels 25 herbeizuführen.
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In 4 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Deformationselementes 1 in einer zweiten Lage gezeigt, die es im Fall einer Fußgängerschutzfunktion einnimmt. Zum Zwecke der Fußgängerschutzfunktion soll das erfindungsgemäße Deformationselement 1 die Aufprallenergie bei relativ hohen Geschwindigkeiten von etwa 20 km/h bis 40 km/h, jedoch einem vergleichsweise geringen Lastniveau bis etwa 5 kN, aufnehmen.
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Neben der zuvor beschriebenen axialen Verschiebung von Innenhülse 30, Außenhülse 35 etc. kommt es zu einer weiteren Bewegung innerhalb des Deformationselementes 1: Aufgrund der in diesem Lastfall auftretenden vergleichsweisen großen Beschleunigung bewegt sich das Sperrmittel 45 massenträgheitsbedingt in x-Richtung und komprimiert des als Druckfeder ausgebildete Vorspannmittel 55. Die radiale Wirkverbindung zwischen Sperrmittel 45 und Freigabemittel 50 wird aufgelöst, so dass sich das Freigabemittel 50 in radialer Richtung in denjenigen Raum bewegen kann, der zuvor (d. h. in Normallage) von dem Sperrmittel 45 eingenommen wurde. Das Freigabemittel 50 öffnet einen Durchgang, durch den hindurch der Stempel 25 tauchen kann.
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Dieser Vorgang ermöglicht eine maximale Verringerung des Abstandes D auf einen Abstand D2 der Stoßfängerplatte 15 von dem Querträgerhalter 5 in der zweiten, einen low speed crash repräsentierenden Lage. Wie 4 entnommen werden kann ist der Abstand D2 kleiner als der Abstand D1, der seinerseits kleiner als der Abstand D und größer als der Abstand D2 ist.
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5 zeigt in schematischer Draufsicht den Frontbereich eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 110, an dem der Querträger 10 mittels Trägern 115 befestigt ist. Der Stoßfänger 20 ist entsprechend der hier gezeigten Normallage das in Hauptfahrrichtung F des Kraftfahrzeuges 110 am weitesten ausragende Element. Über die Länge des Querträgers 10 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in Querrichtung Q vier erfindungsgemäße Deformationselemente 1 verteilt. Die jeweiligen Charakteristika der Deformationselemente 1, insbesondere ihre jeweiligen Abstände D, D1 und D2 zueinander, sowie die Bedingungen, unter denen diese Abstände D, D1 und D2 erreicht werden, werden positions- und lastfallabhängig für jedes einzelne Deformationselement 1 eingestellt. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jedes einzelne Deformationselement 1 und/oder eine Gruppe derselben fliehkraftbetätigte Freigabemittel 42 mit unterschiedlichen Massen und/oder Abmessungen und/oder Rückstellmitteln aufweist bzw. aufweisen. Je nach Unfallsituation verringern sich die Abstände D der einzelnen Deformationselemente wunschgemäß auf unterschiedliche oder gleiche Weise.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Deformationselement
- 5
- Querträgerhalter
- 10
- Querträger
- 15
- Stoßfängerplatte
- 20
- Stoßfänger
- 25
- Stempel
- 30
- Innenhülse
- 35
- Außenhülse
- 40
- Rückstellmittel
- 42
- Fliehkraftbetätigtes Freigabemittel
- 45
- Sperrmittel
- 50
- Freigabemittel
- 55
- Vorspannmittel
- 110
- Kraftfahrzeug
- 115
- Träger
- D, D1, D2
- Abstände
- F
- Hauptfahrrichtung
- M
- Mittelachse
- Q
- Fahrzeugquerrichtung
- x, y, z
- Kartesisches fahrzeugorientiertes Koordinatensystem
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011009943 A1 [0004]
