DE102015218267A1

DE102015218267A1 - Vorrichtung zur Verbesserung des Insassenschutzes in einem Fahrzeug sowie Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102015218267A1
Application number: DE102015218267.3A
Authority: DE
Inventors: Ernst Glas; Martin Böhme; Jürgen Cordes
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: DE102015218267B4

Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Vorrichtung zur Verbesserung des Insassenschutzes in einem Fahrzeug (1), mit zwei im Vorderwagen (2) des Fahrzeugs (1) angeordneten vorderen Längsträgern (6, 7). Die Längsträger (6, 7) weisen jeweils einen fahrzeugfrontseitig angeordneten ersten Längsträgerabschnitt (6a, 7a) auf, an welchen fahrzeugheckseitig ein zweiter Längsträgerabschnitt (6b, 7b) mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Kernelement (9) und mit zumindest einem degressiv wirkenden Element (10) angeschlossen ist. Das degressiv wirkende Element (10) ist einenends axial am ersten Langträgerabschnitt (6a, 7a) und anderenends axial an einem dritten Längsträgerabschnitt (6c, 7c) abgestützt und dazwischen lose und durch Knicken verformbar ausgelegt. Der dritte Längsträgerabschnitt (6c, 7c) leitet noch vorhandene Crashenergie in die hintere Fahrzeugstruktur ab. Vorteilhaft weist das Kernelement (9) in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Eckstrukturen (13) und/oder Kantenstrukturen auf, wobei sich entlang zumindest einer der Eckstrukturen (13) und/oder Kantenstrukturen ein degressiv wirkendes Element (10) in Form eines langgestreckten Hohlprofils erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung des Insassenschutzes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung.
Kraftfahrzeuge verfügen im Allgemeinen über zwei im Vorderwagen desselben in Fahrzeugquerrichtung gesehen gegenüberliegend angeordnete, Anstoßenergie absorbierende vordere Längsträger. Seit geraumer Zeit ist es bekannt, besagte Längsträger jeweils mit Längsträgerabschnitten unterschiedlichen Kraftniveaus respektive Verformungswiderstandes auszubilden. Derartige Längsträgerstrukturen erfüllen zum einen Tragfunktionen, sollen zum anderen aber auch Sicherheitsfunktionen erfüllen, indem dieselben im Falle eines Crashereignisses, insbesondere eines Frontalcrashs, Anstoßenergie derart absorbieren, dass die Fahrgastzelle möglichst unverformt bleibt und die Fahrzeuginsassen keine unzulässig hohe Beschleunigung erfahren. Darüber hinaus ist es bekannt, Rückhaltesysteme mit sogenannten Automatikgurten vorzusehen, die ihrerseits den im Crashfall aufgrund von Massenkräften sich vorwärts bewegenden Fahrzeuginsassen zurückhalten sollen. Bekanntermaßen wirkt dabei eine Gurtauszugsperre mit Kraftbegrenzung, welche die Belastungswerte auf die Brust des Fahrzeuginsassen auf einen möglichst niedrigen Wert begrenzen soll. Ferner ist es bekannt, dass ein derartiger Automatikgurt keine optimale Lösung darstellt, da das auf einer Rückholspule aufgewickelte Gurtband den Fahrzeuginsassen volle Bewegungsfreiheit lässt, indem es im Normalfall auf demselben locker anliegt. Der Sicherheitsgurt arretiert erst bei plötzlicher Verzögerung des Fahrzeugs und kann erst dann seine Schutzwirkung ausüben. Entscheidend ist, dass der Sicherheitsgurt zu Beginn des Crashereignisses, insbesondere Frontalcrashs, so straff wie möglich am Körper des Fahrzeuginsassen anliegt und der Fahrzeuginsasse idealerweise keinen Zentimeter nach vorne schnellt. Dieser Idealfall ist jedoch mit herkömmlichen Automatikgurten nicht zu bewerkstelligen, so dass üblicherweise immer eine sogenannte „Gurtlose“, d. h., ein freies Spiel des Sicherheitsgurtes zwischen dem Anstoßereignis und der Ankopplung des Fahrzeuginsassen am Sicherheitsgurt des Rückhaltesystems zu berücksichtigen ist. Da besagte „Gurtlose“, resultierend aus dem Spiel der Gurtautomatik, der Kleidung des Fahrzeuginsassen u. a., mehrere Zentimeter betragen kann bis der Sicherheitsgurt arretiert ist, kann jeder Zentimeter den man gewinnt, lebensrettend sein.
Um diesem nachteiligen Umstand der besagten Gurtlose zu minimieren, ist es aus der DE 10 2010 018 689 A1 bekannt, die Längsträger mit Längsträgerabschnitten unterschiedlichen Verformungswiderstandes auszubilden. Die Längsträgerabschnitte können dabei in Reihe oder parallel zueinander angeordnet sein. Aus der DE 10 2010 052 794 A1 ist ferner ein Längsträger mit einem ersten und zumindest einem zweiten Längsträgerabschnitt bekannt, welche Längsträgerabschnitte parallel zueinander angeordneten sind. Der erste Längsträgerabschnitt ist dabei durch ein langgestrecktes Hohlprofil respektive ein Kernprofil bzw. Kernelement gebildet, welches im Wesentlichen eine tragende Funktion hat. Der zumindest eine zweite Längsträgerabschnitt ist durch ein Plattenelement oder durch ein Flachprofil gebildet. Das Plattenelement bzw. Flachprofil wird in der Fachwelt auch als sogenanntes degressives Element bezeichnet und ist beidenends, d.h., fahrzeugfront- und fahrzeugheckseitig abgestützt und dazwischen lose, jedoch im Falle eines Frontalcrashereignisses durch Knicken derart verformbar, dass es der Deformationskraft des ersten Längsträgerabschnitts zunächst standhält, jedoch infolge einer etwaigen weiter erhöhten Krafteinwirkung ausknickt, wodurch die Verzögerung abnimmt. Ein Plattenelement bzw. Flachprofil knickt infolge der auf dasselbe im Crashfall einwirkenden Axialkraft üblicherweise senkrecht zu seiner Längsachse aus, wofür entsprechender Funktions- bzw. Bauraum bereit gestellt werden muss. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf den Stand der Technik weiter verbesserte Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, vermittels derer die Belastung eines Fahrzeuginsassen insbesondere im Falle eine Frontalcrashs mit einfachen und kostengünstigen Mitteln wirkungsvoll reduziert werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer derartigen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Ausgehend von einer Vorrichtung zur Verbesserung des Insassenschutzes in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit zwei im Vorderwagen des Fahrzeugs gegenüberliegend angeordneten, Anstoßenergie absorbierenden vorderen Längsträgern, wobei die vorderen Längsträger jeweils einen fahrzeugfrontseitig angeordneten ersten Längsträgerabschnitt in Form eines Deformationselements aufweisen, welcher/s derart ausgelegt ist, dass er/es im Falle eines Frontalcrashereignisses ein hohes Kraftniveau für eine starke Verzögerung zu Beginn des Crashereignisses ermöglicht, wobei an den ersten Längsträgerabschnitt fahrzeugheckseitig ein zweiter Längsträgerabschnitt mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) erstreckenden Kernelement und mit zumindest einem degressiv wirkenden Element angeschlossen ist, welches zumindest eine degressiv wirkende Element einenends axial am ersten Langträgerabschnitt und anderenends axial an einem heckseitig des zweiten Längsträgerabschnitts angeordneten dritten Längsträgerabschnitt abgestützt und dazwischen lose und durch Knicken derart verformbar ausgelegt ist, dass es der Deformationskraft des ersten Längsträgerabschnitts zunächst standhält, jedoch infolge einer etwaigen weiter erhöhten Krafteinwirkung ausknickt, wodurch die Verzögerung abnimmt, und wobei der dritte Längsträgerabschnitt noch vorhandene Crashenergie unterhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs in die hintere Fahrzeugstruktur ableitet, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Kernelement in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) verlaufende Eckstrukturen und/oder Kantenstrukturen aufweist, wobei sich entlang zumindest einer der Eckstrukturen und/oder Kantenstrukturen ein degressiv wirkendes Element in Form eines langgestreckten Hohlprofils erstreckt.
Durch das aus einem langgestreckten Hohlprofil gebildete degressive Element ergibt sich der Vorteil, dass dieses im Hinblick auf den Stand der Technik ( DE 10 2010 052 794 A1 ), welcher als degressiv wirkendes Element ein Plattenelement oder ein Flachprofil favorisiert, Materialeinsparungen bewirkt und Bauraumvorteile aufweist. Ein Hohlprofil weist in Bezug auf ein Plattenelement oder ein Flachprofil ein höheres Flächenträgheitsmoment auf und kann somit in seinen Abmaßen geringer bauen. Das höhere Flächenträgheitsmoment ermöglicht es, die benötigte Knickkraft mit weniger Materialeinsatz als bei Verwendung besagten Plattenelements zu erreichen. Darüber hinaus ist ein derartiges Profil mittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen, wie beispielsweise lokaler Materialausdünnungen, vorteilhaft derart einstellbar, dass es in definierte Richtungen ausknicken kann, wodurch das oben beschriebene Funktions- bzw. Bauraumproblem merklich gemindert ist.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Eine einfache und funktionssichere Ausführungsform der Erfindung erzielt man dadurch, dass das degressiv wirkende Element bevorzugt durch ein langgestrecktes offenes Profil, weiter bevorzugt durch ein Winkel- oder L-Profil gebildet ist, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und dem eingangs beschriebenen Funktions- und Bauraumproblem besonders gerecht wird. Wie die Erfindung weiter vorsieht, ist das degressiv wirkende Element gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung durch ein separat hergestelltes Anbauteil gebildet. Hierdurch ist es erlaubt, allein über die Wahl des Werkstoffes, der Formgebung sowie der Dimensionierung des degressiv wirkenden Elements dessen Flächenträgheitsmoment respektive dessen Widerstandsvermögen in Bezug auf Knicken definiert einzustellen. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist das degressiv wirkende Element integraler Bestandteil des dritten Längsträgerabschnitts. Aufgrund der sich ergebenden Verringerung der Bauteilezahl sind Einsparungen an Material sowie eine Minderung der Herstellungs- und Montagekosten zu verzeichnen. Darüber hinaus ist durch diese Maßnahme die Kraftübertragung optimal gewährleistet, da die Kraft nicht über weitere Bauteile und/oder Fügestellen, wie Schraub- oder Schweißstellen, geleitet werden muss. Ferner ist davon auszugehen, dass sich vorteilhaft das Systemgewicht vermindert, woraus Einsparungen an Kraftstoff mit den sich daraus ergebenden ökologischen Vorteilen resultieren. Bevorzugt besteht das degressiv wirkende Element aus einem höchstfesten Stahl, wie beispielsweise einem Dualphasen-, Complexphasen-, Martensitphasen-, TRIP- oder TWIP-Stahl, mit einer Zugfestigkeit von mindestens 700 N/mm² oder aus einem formhärtbaren Mangan-Bor-Stahl bestehen. Was das besagte Kernelement anbelangt, ist dieses bevorzugt durch ein ein-, zwei oder mehrteiliges Hohlprofil gebildet. Dieses kann aus Metallblech, Metallguss, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Um die bestimmungsgemäße Funktion des degressiv wirkenden Elements zu optimieren, ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest der zweite Längsträgerabschnitt achsparallel zur Fahrzeuglängsachse respektive in Hauptkraftrichtung der Anstoßkraft „F“ während eines Frontalcrashereignisses verläuft.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung der vorbeschriebenen Art.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „–x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (–x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (–x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „–y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „–z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:
1 äußerst schematisch ein Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist,
2a die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, mit der Einzeldarstellung von je drei Längsträgerabschnitten zweier im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordneter vorderer Längsträger gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung,
2b ein perspektivischer Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 2a im Zusammenbau,
2c eine Explosionsdarstellung insbesondere eines erfindungswesentlichen zweiten Längsträgerabschnitts des vorderen Längsträgers nach 2b,
3a die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, mit der Einzeldarstellung von je drei Längsträgerabschnitten zweier im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordneter vorderer Längsträger gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung,
3b ein perspektivischer Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 2a im Zusammenbau, und
3c eine Explosionsdarstellung insbesondere eines erfindungswesentlichen zweiten Längsträgerabschnitts des vorderen Längsträgers nach 3b.
1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1, vorliegend ein Kraftfahrzeug in Form eines Personenkraftwagens, mit einem Vorderwagen 2, einer Fahrgastzelle 3 und einem Hinterwagen 4. Im besagten Vorderwagen 2 ist in einer sogenannten unteren Crashebene eine hier äußerst schematisch durch gestrichelte Linienführung dargestellte vordere Längsträgerstruktur 5 angeordnet, welche zum einen Tragfunktionen in Bezug auf innerhalb des Vorderwagens angeordnete Aggregate und sonstige Einrichtungen, wie Fahrwerkseinrichtungen, und zum anderen Sicherheitsfunktionen erfüllt, indem die Längsträgerstruktur 5 im Falle eines Crashereignisses, insbesondere eines Frontalcrashs, Anstoßenergie (Anstoßkraft „F“) derart absorbiert, dass die Fahrgastzelle 3 möglichst unverformt bleibt und die Fahrzeuginsassen keine unzulässig hohe Beschleunigung erfahren.
Die vordere Längsträgerstruktur 5 ist gemäß den 2a bis 3c durch zwei im Vorderwagen 2 gegenüberliegend angeordnete und sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) erstreckende vordere Längsträger 6 und 7 gebildet. Die vorderen Längsträger 6, 7 zeichnen sich jeweils durch einen ersten, einen zweiten und einen dritten Längsträgerabschnitt 6a–c, 7a–c aus, wobei die Längsträgerabschnitte 6a–c, 7a–c je Längsträger 6, 7 axial hintereinander angeordnet sind.
Der erste Längsträgerabschnitt 6a, 7a ist durch ein Deformationselement, auch als Crashbox bezeichnet, gebildet. Fahrzeugfrontseitig der ersten Längsträgerabschnitte 5a, 6a ist ein an sich bekannter vorderer Stoßfängerquerträger 8 angeordnet und mit den ersten Längsträgerabschnitten 6a, 7a verbunden. Fahrzeugheckseitig schließt sich an den ersten Längsträgerabschnitt 6a, 7a jeweils ein zweiter Längsträgerabschnitt 6b, 7b an. Die zweiten Längsträgerabschnitte 6b, 7b sind jeweils durch ein Kernelement 9 sowie durch degressiv wirkende Elemente 10 gebildet. An den jeweiligen zweiten Längsträgerabschnitt 6b, 7b schließt sich fahrzeugheckseitig ein dritter Längsträgerabschnitt 6c, 7c an. Dieser dritte Längsträgerabschnitt 6c, 7c verfügt über ein im Verhältnis zum zweiten Längsträgerabschnitt 6b, 7b höheres Kraftniveau. Der dritte Längsträgerabschnitt 6c, 7c geht heckseitig in eine nach Fahrzeug-unten gerichtete sogenannte Kurbel 11 über. Die Kurbel 11 ist äußerst steif ausgebildet. Der dritte Längsträgerabschnitt 6c, 7c ist bevorzugt aus einem höchstfesten Stahl, wie beispielsweise einem Dualphasen-, Complexphasen-, Martensitphasen-, TRIP- oder TWIP-Stahl, mit einer Zugfestigkeit von mindestens 700 N/mm² oder aus einem formhärtbaren Mangan-Bor-Stahl gebildet. Der dritte Längsträgerabschnitt 6c, 7c stellt fahrzeugheckseitig die Verbindung zu einer in 1 äußerst schematisch dargestellten und unterhalb eines nicht näher gezeigten Bodenbleches im Bereich der Fahrgastzelle 3 des Fahrzeugs 1 angeordneten hinteren Längsträgerstruktur 12 her.
Der besagte erste Längsträgerabschnitt 6a, 7a dient im Falle eines Frontalcrashs der ersten Aufnahme von Anstoßenergie (Anstoßkraft „F“) bzw. der Absorption eines nicht unerheblichen Anteils der besagten Anstoßkraft „F“ und verfügt über ein im Verhältnis zum zweiten Längsträgerabschnitt 6b, 7b geringeres Kraftniveau. Die degressiv wirkenden Elemente 10 sind jeweils beidenends, d.h., fahrzeugfront- und fahrzeugheckseitig respektive am ersten und am zweiten Längträgerabschnitt 6a, 7a; 6c, 7c axial abgestützt und dazwischen lose, jedoch im Falle eines Frontalcrashereignisses durch Knicken derart verformbar, dass es der Deformationskraft des ersten Längsträgerabschnitts 6a, 7a zunächst standhält, jedoch infolge einer etwaigen weiter erhöhten Krafteinwirkung ausknickt, wodurch die Verzögerung des Fahrzeugs 1 abnimmt. Etwaige noch vorhandene Crashenergie wird unter Vermittlung des dritten Längsträgerabschnitts 6c, 7c unterhalb der Fahrgastzelle 3 des Fahrzeugs 1 in die hintere Fahrzeugstruktur desselben abgeleitet.
Variante 1 (2a bis 2c):
Die 2a bis 2c zeigen eine erste vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungswesentlichen zweiten Längsträgerabschnitts 6b, 7b. Danach ist das Kernelement 9 des zweiten Längsträgerabschnitts 6b, 7b durch ein sich in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) erstreckendes Hohlprofil mit ebenfalls in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) verlaufenden Eckstrukturen 13 gebildet. Vorliegend ist das Hohlprofil ein Kastenprofil, welches aus zwei U-profilartigen Teilelementen 9a, 9b zusammengesetzt ist (vgl. insbes. 2c). Das Kernelement 9 respektive Kastenprofil ist fahrzeugfrontseitig unter Vermittlung einer ersten Schottplatte 14 an eine zweite Schottplatte 15 des ersten Längsträgerabschnitts 6a, 7a bevorzugt kraftschlüssig durch Verschraubung angeschlossen. Fahrzeugheckseitig ist das Kernelement 9 unter Vermittlung eines Adapterelements 16 mit dem ebenfalls aus zwei Teilelementen 6ca, 6cb; 7ca, 7cb zusammengesetzten dritten Längsträgerabschnitt 6c, 7c bevorzugt kraftschlüssig verbunden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist je Längsträgerabschnitt 6c, 7c ein Teilelement 6ca, 7ca Fahrzeug-innen angeordnet und durch ein U-Profil gebildet. Das andere Teilelement 6cb, 7cb ist Fahrzeug-außen angeordnet und durch ein Schließblech gebildet. Es ist demnach ein geschlossenes Hohlprofil ausgebildet, wobei die Fügestelle zwischen den jeweiligen Teilelementen 6ca, 6cb; 7ca, 7cb in einer X-Z-Ebene des Fahrzeugs 1 vorgesehen ist.
Das Kernelement 9 ist gemäß dieser Ausführungsform aus Stahlblech gefertigt. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkrete Ausführungsform, sondern umfasst auch eine Kernelement 9 aus jeglichem anderen geeigneten Werkstoff, welcher ausreichende Tragfunktion gewährleitet. So kann das Kernelement 9 beispielsweise auch einstückig aus einem Metallguss, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, wie einem faserverstärkten Kunststoff, bestehen. Des Weiteren ist die Erfindung nicht auf ein Kernelement 9 mit einem geschlossenen Hohlprofilquerschnitt, wie einem kastenförmigen Profilquerschnitt beschränkt, sondern erfasst auch ein Kernelement 9, welches durch ein offenes Profil, beispielsweise durch ein U-Profil gebildet ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Wie den 2a bis 2c weiter zu entnehmen ist, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel am Kernelement 9 vier degressiv wirkende Elemente 10 angeordnet. Diese degressiv wirkenden Elemente 10 sind als separat hergestellte Anbauteile jeweils durch ein langgestrecktes offenes Profil, vorliegend ein langgestrecktes Winkel- bzw. L-Profil gebildet und einenends mittelbar über die Schottplatten 13, 14 am ersten Längsträgerabschnitt 5a, 6a und anderenends mittelbar über das Adapterelement 15 am dritten Längsträgerabschnitt 5c, 6c axial abgestützt. Die degressiv wirkenden Elemente 10 erstrecken sich jeweils entlang je einer Eckstruktur 13 des Kernelements 9 und sind bevorzugt derart angeordnet, dass diese sozusagen die jeweils zugeordnete Eckstruktur 13 umgreifen bzw. sich an dieselbe anschmiegen, wodurch der Funktions- und Bauraumbedarf auf ein Minimum reduziert ist.
Wie insbesondere der 2c zu entnehmen ist, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die beiden unteren degressiv wirkenden Elemente 10 bereichsweise vermittels Verbindungsstege 17 untereinander einstückig verbunden. Durch diese Maßnahme ist die Herstellung und Montage derselben vereinfacht.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese bevorzugt Anordnung der winkel- bzw. L-profilförmigen Elemente 10, sondern erfasst auch winkel- bzw. L-profilförmige Elemente 10 welche derart angeordnet sind, dass zumindest ein Flansch des Winkel- bzw. L-Profils sich nicht an das Kernelement 9 anschmiegt, sondern von diesem nach außen weg zeigt (nicht zeichnerisch dargestellt). Darüber hinaus sind auch offene Profile zur Ausbildung der degressiv wirkenden Elemente 10 mit erfasst, die einen anderen Profilquerschnitt, beispielsweise ein U-Profil-Querschnitt aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein und ist demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, dass nicht nur den Eckstrukturen 13, sondern auch Kantenstrukturen eines insbesondere durch ein offenes Profil gebildeten Kernelements 9 ein degressiv wirkendes Element 10 zugeordnet ist. Ferner sind auch degressiv wirkende Elemente 10 durch die Erfindung mit erfasst, die zumindest abschnittsweise einen geschlossenen Hohlprofilquerschnitt aufweisen. Schließlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform, bei der sämtlichen Eckstrukturen 13 oder gegebenenfalls Kantenstrukturen des Kernelements 9 je ein degressiv wirkendes Element 10 zugeordnet ist, sondern erfasst auch ein Kernelement 9 bei welchem lediglich einem Teil der zu verzeichnenden Eckstrukturen 13 oder Kantenstrukturen je ein degressiv wirkendes Element 10 zugeordnet ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Die degressiv wirkenden Elemente 10 bestehen in Anlehnung an den verwendeten Werkstoff für die dritten Längsträgerabschnitte 6c, 7c ebenfalls bevorzugt aus einem höchstfesten Stahl, beispielsweise einem Dualphasen-, Complexphasen-, Martensitphasen-, TRIP- oder TWIP-Stahl, mit einer Zugfestigkeit von mindestens 700 N/mm² oder aus einem formhärtbaren Mangan-Bor-Stahl.
Um die bestimmungsgemäße Funktion der degressiv wirkenden Elemente 10 zu optimieren, verläuft zumindest der zweite Längsträgerabschnitt 6b, 7b und verlaufen demgemäß auch dessen degressiv wirkende Elemente 10 achsparallel zur Fahrzeuglängsachse 18 respektive in Hauptkraftrichtung der Anstoßkraft „F“ während eines Frontalcrashereignisses.
Variante 2 (Fig. 3a bis Fig. 3c):
Die 3a bis 3c zeigen eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Zeichnungsfiguren bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung und Verständnis auch auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Die zweite Ausführungsvariante unterscheidet sich zur ersten Ausführungsvariante gem. den 2a bis 2c im Wesentlichen dadurch, dass die degressiv wirkenden Elemente 10 integraler Bestandteil des dritten Längsträgerabschnitts 6c, 7c sind und im Zusammenbau vom frontseitigen Ende des dritten Längsträgerabschnitts 6c, 7c ausgehend parallel zum Kernelement 9 hin zum ersten Längsträgerabschnitt 6a, 7a verlaufen und sich unter Vermittlung der ersten und zweiten Schottplatte 14, 15 am ersten Längsträgerabschnitt 6a, 7a axial abstützen.
Im Hinblick auf das in den 3a bis 3c gezeigte konkrete Ausführungsbeispiel bildet ausschließlich das nach Fahrzeug-innen weisende Teilelement 6ca, 7ca des aus besagten zwei Teilelementen 6ca, 6cb; 7ca, 7cb zusammengesetzten dritten Längsträgerabschnitts 6c, 7c alle vier degressiv wirkenden Elemente 10 in Form langgestreckter Hohlprofile, vorliegend offener Profile mit Winkel- oder L-Querschnitt, einstückig aus. Das Fahrzeug-außen angeordnete Teilelement 6cb, 7cb bildet demgegenüber einen Stütz- und Befestigungsflansch 19 aus, ohne die bestimmungsgemäße Funktion der besagten degressiv wirkenden Elemente 10 zu beeinträchtigen (vgl. insbes. 3c).
Wie der 3c weiter zu entnehmen ist, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die jeweils unteren und oberen degressiv wirkenden Elemente 10 im Bereich ihrer freien, d.h. frontseitigen Enden vermittels eines Verbindungsstegs 17 untereinander verbunden, wodurch die Montage erleichtert und die axiale Abstützung derselben verbessert ist. Wie insbesondere der 3c noch zu entnehmen ist, sind die Fahrzeug-innen angeordneten, degressiv wirkenden Elemente 10 mit Winkel- oder L-Profilquerschnitt derart angeordnet, dass dieselben das kastenförmige Kernelement 9 im Bereich der zugeordneten Eckstruktur 13 umgreifen. Demgegenüber sind die Fahrzeug-außen angeordneten, degressiv wirkenden Elemente 10 mit Winkel- oder L-Profilquerschnitt derart angeordnet, dass lediglich ein Flansch derselben sich an das kastenförmige Kernelement 9 im Bereich der zugeordneten Eckstruktur 13 anschmiegt, wogegen der andere Flansch vom Kernelement 9 absteht, vorliegend in einer vertikalen Ebene absteht.
Wie bereits oben dargetan, ergebenden sich insbesondere aufgrund der Verringerung der Bauteilezahl in vorteilhafter Weise Einsparungen an Material sowie eine Minderung der Herstellungs- und Montagekosten. Darüber hinaus ist durch diese Maßnahme die Kraftübertragung optimal gewährleistet. Ferner ist davon auszugehen, dass sich vorteilhaft das Systemgewicht vermindert, woraus Einsparungen an Kraftstoff mit den sich daraus ergebenden ökologischen Vorteilen resultieren.
Auch hierzu ist festzustellen, dass die zweite Ausführungsvariante der Erfindung nicht auf das konkret beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern insbesondere im Hinblick auf die Anzahl, Ausgestaltung und Anordnung der degressiv wirkenden Elemente 10 die zur ersten Ausführungsvariante beschriebenen Alternativen mit erfasst. So beschränkt sich die zweite Ausführungsvariante der Erfindung insbesondere nicht auf degressiv wirkende Elemente 10, welche allein durch das Fahrzeug-innen angeordnete Teilelement 6ca, 7ca gebildet sind, sondern erfasst selbstverständlich auch nicht zeichnerisch dargestellte Ausführungen, bei denen sowohl das Fahrzeug-außen als auch das Fahrzeug-innen angeordnete Teilelement 6ca. 7ca; 6cb, 7cb jeweils zumindest ein degressiv wirkendes Element 10 ausbilden oder ausschließlich das Fahrzeug-außen angeordnete Teilelement 6cb, 7cb die besagten degressiv wirkenden Elemente 10 ausbildet.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Vorderwagen
3: Fahrgastzelle
4: Hinterwagen
5: vordere Längsträgerstruktur
6: Längsträger
6a: erster Längsträgerabschnitt
6b: zweiter Längsträgerabschnitt
6c: dritter Längsträgerabschnitt
6ca: Teilelement
6cb: Teilelement
7: Längsträger
7a: erster Längsträgerabschnitt
7b: zweiter Längsträgerabschnitt
7c: dritter Längsträgerabschnitt
7ca: Teilelement
7cb: Teilelement
8: Stoßfängerquerträger
9: Kernelement
9a: Teilelement (Kernelement 9)
9b: (Teilelement (Kernelement 9)
10: degressiv wirkendes Element
11: Kurbel
12: hintere Längsträgerstruktur
13: Eckstruktur
14: erste Schottplatte
15: zweite Schottplatte
16: Adapter
17: Verbindungssteg
18: Fahrzeuglängsachse
19: Stütz- und Befestigungsflansch
„F“: Anstoßkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010018689 A1 [0003]
DE 102010052794 A1 [0003, 0006]

Claims

Vorrichtung zur Verbesserung des Insassenschutzes in einem Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug, mit zwei im Vorderwagen (2) des Fahrzeugs (1) gegenüberliegend angeordneten, Anstoßenergie absorbierenden vorderen Längsträgern (6, 7), wobei die vorderen Längsträger (6, 7) jeweils einen fahrzeugfrontseitig angeordneten ersten Längsträgerabschnitt (6a, 7a) in Form eines Deformationselements aufweisen, welcher/s derart ausgelegt ist, dass er/es im Falle eines Frontalcrashereignisses ein hohes Kraftniveau für eine starke Verzögerung zu Beginn des Crashereignisses ermöglicht, wobei an den ersten Längsträgerabschnitt (6a, 7a) fahrzeugheckseitig ein zweiter Längsträgerabschnitt (6b, 7b) mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) erstreckenden Kernelement (9) und mit zumindest einem degressiv wirkenden Element (10) angeschlossen ist, welches zumindest eine degressiv wirkende Element (10) einenends axial am ersten Langträgerabschnitt (6a, 7a) und anderenends axial an einem heckseitig des zweiten Längsträgerabschnitts (6b, 7b) angeordneten dritten Längsträgerabschnitt (6c, 7c) abgestützt und dazwischen lose und durch Knicken derart verformbar ausgelegt ist, dass es der Deformationskraft des ersten Längsträgerabschnitts (6a, 7a) zunächst standhält, jedoch infolge einer etwaigen weiter erhöhten Krafteinwirkung ausknickt, wodurch die Verzögerung abnimmt, und wobei der dritte Längsträgerabschnitt (6c, 7c) noch vorhandene Crashenergie unterhalb der Fahrgastzelle (3) des Fahrzeugs (1) in die hintere Fahrzeugstruktur ableitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (9) in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) verlaufende Eckstrukturen (13) und/oder Kantenstrukturen aufweist, wobei sich entlang zumindest einer der Eckstrukturen (13) und/oder Kantenstrukturen ein degressiv wirkendes Element (10) in Form eines langgestreckten Hohlprofils erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das degressiv wirkende Element (10) durch ein langgestrecktes offenes Profil gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Profil durch ein Winkel- oder L-Profil gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das degressiv wirkende Element (10) ein separat hergestelltes Anbauteil ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das degressiv wirkende Element (10) integraler Bestandteil des dritten Längsträgerabschnitts (6c, 7c) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das degressiv wirkende Element (10) aus einem höchstfesten oder formgehärteten Stahl besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (9) durch ein Hohlprofil gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (9) aus Metallblech, Metallguss, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der zweite Längsträgerabschnitt (6b, 7b) achsparallel zur Fahrzeuglängsachse (18) oder in Hauptkraftrichtung der Anstoßkraft „F“ während eines Frontalcrashereignisses verläuft.
Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.