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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieaufnahmevorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein mit dieser Energieaufnahmevorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 5.
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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:
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Im Fall eines sogenannten low speed crashs, bei dem eine vergleichsweise hohe Last von bis zu etwa 150 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 zerstörungsfrei von einem fahrzeugeigenen Stoßübertragungsmittel 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 50 km/h durch ein im Frontbereich des Kraftfahrzeuges vorgesehenes Stoßübertragungsmittel aufgenommen wird.
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Schließlich ist vorgesehen, dass im Fall eines high speed crashs, also bei Geschwindigkeiten größer als etwa 50 km/h, hohe Lasten über etwa 150 kN ebenfalls von einem im Frontbereich vorgesehenen Stoßübertragungsmittel aufgenommen werden.
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Eine Realisierung dieser drei zuvor genannten Funktionen mittels einer Energieaufnahmevorrichtung ist aus der
DE 10 2004 059 545 A1 bekannt. Konkret ist aus diesem Dokument des Standes der Technik eine Energieaufnahmevorrichtung zur Aufnahme von Energie während eines Zusammenpralls eines Kraftfahrzeuges mit einem Massenkörper bekannt, die ein Stoßübertragungsmittel aufweist, das, ausgehend von einer Ruhelage, derart beweglich ausgebildet ist, dass es in einem ersten Aufprallgeschwindigkeitsbereich einen ersten Hubweg zurücklegt, in einem zweiten Aufprallgeschwindigkeitsbereich, der größer als der erste Aufprallgeschwindigkeitsbereich ist, einen zweiten Hubweg zurücklegt, der größer als der erste Hubweg ist, und in einem dritten Geschwindigkeitsbereich, der größer als der zweite Aufprallgeschwindigkeitsbereich ist, einen dritten Hubweg zurücklegt, der größer als der zweite Hubweg ist. Dieses bekannte Stoßübertragungsmittel umfasst Kugeln, die in Abhängigkeit des Lastfalls dessen Bewegung sperren oder freigeben. So ist es insbesondere bekannt, dass sich die Kugeln im Fall eines high speed crashs zur Aufnahme von Stoßenergie in einen Abschnitt des Stoßübertragungsmittels hineinfressen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik alternatives Mittel zu schaffen.
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Diese Aufgabe ist durch eine Energieaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst:
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Die Energieaufnahmevorrichtung zur Aufnahme von Energie während eines Zusammenpralls eines Kraftfahrzeuges mit einem Massenkörper weist ein Stoßübertragungsmittel auf, das, ausgehend von einer Ruhelage, derart beweglich ausgebildet ist, dass es in einem ersten Aufprallgeschwindigkeitsbereich einen ersten Hubweg zurücklegt, in einem zweiten Aufprallgeschwindigkeitsbereich, der größer als der erste Aufprallgeschwindigkeitsbereich ist, einen zweiten Hubweg zurücklegt, der größer als der erste Hubweg ist, und in einem dritten Geschwindigkeitsbereich, der größer als der zweite Aufprallgeschwindigkeitsbereich ist, einen dritten Hubweg zurücklegt, der größer als der zweite Hubweg ist. Der erste Hubweg wird im Fall eines low speed crashes, der zweite Hubweg im Fall einer Fußgängerschutzfunktion und der dritte Hubweg im Fall eines high speed crashes zurückgelegt.
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Das Stoßübertragungsmittel selbst weist, entgegen der Richtung der Hubwege betrachtet, mindestens eine Kulisse, in die in Ruhelage ein mittels einer gegenüber der Kulisse orthogonal angeordneter, mittels einer Feder vorgespannter Sperrbolzen eingreift, eine hierzu benachbarte Auflauframpe, einen hierzu benachbarter Aufnahmeraum und einen hierzu benachbarten Auslaufabschnitt auf.
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Das Stoßübertragungsmittel ist zur Einnahme des ersten Hubweges, der bei einem low speed crash zurückgelegt wird, derart eingerichtet, dass der Sperrbolzen, ausgehend von seiner Ruhestellung, über die Auflauframpe bewegt in den Aufnahmeraum eingreift.
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Zur Einnahme des zweiten Hubweges, der im Fall eines Fußgängerschutzes zurückgelegt wird, ist das Stoßübertragungsmittel derart eingerichtet, dass der Sperrbolzen, ausgehend von seiner Ruhestellung, über die Auflauframpe und den Aufnahmeraum bewegt auf dem Auslaufabschnitt positionier ist.
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Schließlich ist das Stoßübertragungsmittel zur Einnahme des dritten Hubweges, d.h. bei einem high speed crash, derart eingerichtet, dass mindestens der Sperrbolzen, ausgehend von seiner Ruhestellung, plastisch verformt wird.
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In vorteilhafter Weise ist somit eine Energieaufnahmevorrichtung geschaffen, die zuverlässig bei den genannten Bedingungen, d.h. low speed crash, Fußgängerschutz bzw. high speed crash, wirksam ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stoßübertragungsmittel der Energieaufnahmevorrichtung als Hohlprofil mit Erstreckung entlang der Hubwege ausgebildet. Hierdurch ist eine vergleichsweise kompakte Vorrichtung geringen Gewichtes geschaffen. Das Hohlprofil kann einen beliebigen Querschnitt, insbesondere einen Kreisrunden, aufweisen. In besonders vorteilhafter Weise ist der Querschnitt im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stoßübertragungsmittel aus einer Rahmen und Stegen aufweisenden Fachwerkkonstruktion gebildet.
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Eine besonders kompakte Ausbildung der Energieaufnahmevorrichtung ist in vorteilhafter Weise geschaffen, wenn das Stoßübertragungsmittel ohne mittels Feder vorgespanntem Sperrbolzen ein maximales Außenmaß aufweist, das dem Außenmaß des Auslaufabschnittes entspricht.
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In vorteilhafter Weise liegt der mindestens eine Sperrbolzen bei Einnahme des ersten Hubweges und/oder des dritten Hubweges gegen eine an dem Auslaufabschnitt ausgebildete Kante an. Hierdurch ist eine zuverlässige Anlage, mithin eine formschlüssige Verbindung, des mindestens einen Sperrbolzens, und somit Funktion der Energieaufnahmevorrichtung, geschaffen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Kraftfahrzeug mit einem Querträger und einem Stoßfänger gelöst, wobei eine Energieaufnahmevorrichtung der zuvor dargestellten erfindungsgemäßen Art vorgesehen ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten entsprechend.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Anzahl von Energieaufnahmevorrichtungen in Fahrzeugquerrichtung angeordnet sein, die mindestens teilweise Federn unterschiedlicher Steifigkeiten und/oder Sperrbolzen unterschiedlicher Abmessungen und/oder Steifigkeiten aufweisen, 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 frei gestaltbar und lediglich durch den zugrundeliegenden Lastfall eingeschränkt.
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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 Stoßübertragungsmittel in Normallage.
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2 ist eine schematische Seitenansicht einer Energieaufnahmevorrichtung im Schnitt, die sich in Ruhelage befindet.
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3A und 3B sind schematische Seitenansichten der Energieaufnahmevorrichtung im Schnitt, die sich, ausgehend von der in 2 gezeigten Ruhelage, in eine Deformationslage bei einem low speed crash bewegt.
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4A und 4B sind schematische Seitenansichten der Energieaufnahmevorrichtung im Schnitt, die sich, ausgehend von der in 2 gezeigten Ruhelage, in eine Deformationslage bei einer Fußgängerschutzfunktion bewegt.
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5A und 5B sind schematische Seitenansichten der Energieaufnahmevorrichtung im Schnitt, die sich, ausgehend von der in 2 gezeigten Ruhelage, in eine Deformationslage bei einem high speed crash bewegt.
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6 ist eine Teilansicht von oben auf ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer Anzahl von montierten erfindungsgemäßen Energieaufnahmevorrichtungen der 2A bis 5B.
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Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 1 bis 6 eine detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes angegeben wird.
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In 1 ist ein Stoßübertragungsmittel 1 in Normallage, d.h. ohne Einwirkung einer aufprallinduzierten Kraft auf dasselbe, gezeigt. Das Stoßübertragungsmittel 1 weist einen Halter 5 auf, der mittels hier nicht gezeigter Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, an einem symbolisch dargestellten Querträger 10 befestigt ist. Des Weiteren ist ein Kulissenhalter 15 an dem Halter 5 des Stoßübertragungsmittels 1 befestigt, in dem ein Deformationselement 20 axial verschieblich gelagert ist. In dem Kulissenhalter 15 befinden sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei einander gegenüber liegende Kulissen 25 (von denen in dieser Figur aufgrund der gewählten Perspektive lediglich eine sichtbar ist), in die jeweils ein an dem Halter mittels einer Feder 30 vorgespannter Sperrbolzen 35 eingreift. Die als Schraubenfedern ausgebildeten Federn 30 sind jeweils, zur Vermeidung eines Ausknickens derselben, in Führungsgehäusen 40 untergebracht, innerhalb derer sie sich axial bewegen können.
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Dem Grundsatz nach können der Kulissenhalter 15 und das Deformationselement 20 vollständig aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise Kunststoff und/oder Metall ausgebildet sein. Wie der 1 jedoch entnommen werden kann sind die beiden genannten Elemente 15, 20 im Wesentlichen aus einer aus Rahmen 15-1, 15-2 bzw. 20-1 bis 20-3 und diese miteinander verbindenden Stegen 15-3 bis 15-7 bzw. 20-4, 20-5 fachwerkartig gebildet.
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Das Stoßübertragungselement 1 ist Teil einer Energieaufnahmevorrichtung 45, deren Funktionsweise unter Bezugnahme auf die 2 bis 5B beschrieben wird: In 2 ist die Energieaufnahmevorrichtung 45 in Ruhelage gezeigt. Ausgehend von dieser ist in den 3A sowie 3B das Verhalten der Energieaufnahmevorrichtung 45 bei einem ersten Lastfall, der einen low speed crash repräsentiert, in den 4A sowie 4B das Verhalten der Energieaufnahmevorrichtung 45 bei einem zweiten Lastfall, der einen Fußgängerschutz repräsentiert, und in 5A sowie 5B das Verhalten der Energieaufnahmevorrichtung 45 in einem dritten Lastfall gezeigt, der einen high speed crash repräsentiert.
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In 2 befindet sich die Energieaufnahmevorrichtung 45 in einer Ruhestellung, d.h. in einem Kraftfahrzeug 50, welches keiner auf die Energieaufnahmevorrichtung 45 einwirkenden Last unterliegt und das die Hauptfahrtrichtung F aufweist. Die Energieaufnahmevorrichtung 45 ist, mittels dem Stoßübertragungsmittel 1, an dem Querträger 10 befestigt. An seinem hierzu distalen Ende befindet sich ein an sich bekannter, lediglich symbolisch dargestellter, Stoßfänger 55. Die Sperrbolzen 35 befinden sich in den jeweiligen Kulissen 25, so dass die Energieaufnahmevorrichtung 45 insbesondere in axialer Richtung gesichert ist. In Hauptfahrtrichtung F betrachtet weist die jeweilige Kulisse 25 eine Auflauframpe 60 auf, deren Breite bzw. maximales Außenmaß sich in Querrichtung der Energieaufnahmevorrichtung 45 betrachtet vergrößert. Jenseits der Auflauframpe 60 befindet sich ein Aufnahmeraum 65, der einer an dem Deformationselement 20 ausgebildeten Kante 70 und einem Auslaufabschnitt 75 benachbart ist. Der Auslaufabschnitt 75 befindet sich auf der Oberseite des Deformationselementes 20. Damit weist das Stoßübertragungsmittel 20 ein maximales Außenmaß auf, das dem maximalen Außenmaß des Auslaufabschnittes 75 entspricht. Mithin weist die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Energieaufnahmevorrichtung 45 eine im Wesentlichen parallel zu der Hauptfahrtrichtung F betrachtet fluchtend ausgebildete Außenkontur auf, die lediglich durch die jeweiligen hierzu orthogonal angeordneten Sperrbolzen 35 unterbrochen ist. An ihrem dem in der 2 linken Ende des Kulissenhalters 15 benachbarten Ende weist das Deformationselement 20 schließlich einen Absatz 85 auf.
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Ausgehend von der in 2 gezeigten Ruhelage ist in 3A und 3B die Einnahme einer Lage im Fall eines low speed crashs dargestellt. In einem in 3A gezeigten Zwischenschritt ist zu erkennen, dass bei entsprechender Einwirkung eines Massenkörpers 80 im Falle einer Kollision die Sperrbolzen 35 entgegen der von den Federn 30 ausgeübten Kraft freigegeben werden und sich aus der jeweiligen Kulisse 25 über die Auflauframpe 60 bewegen. Hierbei werden die Federn 30 weiter vorgespannt, so dass die Sperrbolzen 35, wie in 3B gezeigt, in den jeweiligen Aufnahmeraum 65 eindringen und das Stoßübertragungsmittel 20 arretieren. Hierdurch ist ein erster Hubweg H1, der der von dem Stoßübertragungsmittel 20 zurückgelegten, der Hauptfahrtrichtung F entgegengesetzten Weg entspricht, definiert.
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Ausgehend von der in 2 gezeigten Ruhelage ist in 4A und 4B die Einnahme einer Lage im Fall einer Fußgängerschutzfunktion dargestellt. In einem in 4A gezeigten Zwischenschritt ist zu erkennen, dass bei entsprechender Einwirkung eines Massenkörpers 80 im Falle einer Kollision die Sperrbolzen 35 entgegen der von den Federn 30 ausgeübten Kraft freigegeben werden und sich aus der jeweiligen Kulisse 25 über die Auflauframpe 60 bewegen; insofern entspricht dies den unter Bezug auf 3A gezeigten Bedingungen. Auch in diesem Fall werden die Federn 30 weiter vorgespannt, doch unterfährt das Stoßübertragungsmittel 20 die Sperrbolzen 35 aufgrund der für den hier angenommen Lastfall charakteristischen Bedingungen trägheitsmomentenbedingt, und die Sperrbolzen 35 kommen, wie in 4B gezeigt, auf den jeweiligen Auslaufabschnitten 75 zu liegen. Der in diesem Fall zurückgelegte Hubweg H2 ist größer als der erste Hubweg H1.
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Ausgehend von der in 2 gezeigten Ruhelage ist in 5A und 5B die Einnahme einer Lage im Fall eines high speed crashs dargestellt. In einem in 5A gezeigten Zwischenschritt ist zu erkennen, dass bei entsprechender Einwirkung eines Massenkörpers 80 im Falle einer Kollision der an dem Stoßübertragungsmittel 20 vorgesehener Absatz 85 gegen die Kulisse 25 derart zu liegen kommt, dass diese plastisch verformt wird und sich schließlich von dem Kulissenhalter 15 ablöst. Die Sperrbolzen 35 rücken sodann in den hierdurch vergrößerten Aufnahmeraum 65 nach und werden durch das Stoßübertragungsmittel 20 ebenfalls plastisch verformt. Hierdurch ist ein dritter Hubweg H3, der der von dem Stoßübertragungsmittel 20 zurückgelegten, der Hauptfahrtrichtung F entgegengesetzten Weg entspricht, definiert. Dieser ist größer als der zweite Hubweg H2 und der erste Hubweg H1.
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6 zeigt in schematischer Draufsicht den Frontbereich eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 50, an dem der Querträger 10 mittels Trägern 90 befestigt ist. Der Stoßfänger 55 ist entsprechend der hier gezeigten Normallage das in Hauptfahrrichtung F des Kraftfahrzeuges 50 am weitesten ausragende Element. Über die Länge des Querträgers 10 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in Querrichtung Q vier erfindungsgemäße, symbolisch dargestellte Energieaufnahmevorrichtungen 45 verteilt. Die jeweiligen Charakteristika der Energieaufnahmevorrichtungen 45, insbesondere ihre jeweiligen Abstände zueinander, sowie die Bedingungen, unter denen die jeweiligen Hubwege H1, H2 bzw. H3 erreicht werden, werden positions- und lastfallabhängig für jede einzelne Energieaufnahmevorrichtung 45 eingestellt. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jede einzelne Energieaufnahmevorrichtung 45 und/oder eine Gruppe derselben unterschiedliche Längen der Deformationselemente 20 und/oder der Federkonstanten der jeweiligen Federn 30 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
- Stoßübertragungsmittel
- 5
- Halter
- 10
- Querträger
- 15
- Kulissenhalter
- 15-1, 15-2
- Rahmen
- 15-3...15-7
- Stege
- 20
- Deformationselement
- 20-1...20-3
- Rahmen
- 20-4, 20-5
- Stege
- 25
- Kulisse
- 30
- Feder
- 35
- Sperrbolzen
- 40
- Führungsgehäuse
- 45
- Energieaufnahmevorrichtung
- 50
- Kraftfahrzeug
- 55
- Stoßfänger
- 60
- Auflauframpe
- 65
- Aufnahmeraum
- 70
- Kante
- 75
- Auslaufabschnitt
- 80
- Massenkörper
- 85
- Absatz
- 90
- Träger
- D
- Abstände
- H1, H2, H3
- Hubwege
- F
- Hauptfahrrichtung
- 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 102004059545 A1 [0006]
