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Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Fahrzeugsäule, insbesondere A-Säule, mit zumindest einem Anstoßenergie absorbierenden Bauteil. Gemäß Anspruch 11 der Erfindung betrifft dieselbe des Weiteren ein Anstoßenergie absorbierendes Bauteil für eine Fahrzeugsäule. Gemäß Anspruch 12 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer derartigen Fahrzeugsäule.
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Kollidiert ein Kraftfahrzeug frontal mit einem Fußgänger, wird derselbe im Allgemeinen von der Stoßstange erfasst und schlägt nachfolgend z. B. mit dem Kopf auf der Fahrzeugkarosserie, beispielsweise auf einer vorderen Fahrzeugsäule, auch als A-Säule bezeichnet, auf. Hierbei kann sich der betroffene Fußgänger beträchtliche Körperschäden zuziehen. Es besteht der Bedarf, im Falle eines etwaigen Zusammenstoßes eines Kraftfahrzeugs mit einem Fußgänger besagte Körperschäden des Fußgängers bei Aufschlagen desselben auf eine insbesondere vordere Fahrzeugsäule zumindest wirkungsvoll zu minimieren. Grundsätzlich ist dabei die erforderliche Grundsteifigkeit der Karosserie in Einklang mit einem möglichst hohen Fußgängerschutz zu bringen. Die sogenannte Kopfaufschlagprüfung, bei der ein Kopfprüfkörper auf die Fahrzeugkarosserie auftrifft, ist hierbei ein wichtiges Prüfkriterium. Ziel ist es, einen möglichst niedrigen HIC-Wert (HIC = Head Injury Criterion) zu erhalten. Um dem vorbeschriebenen nachteiligen Umstand beim Auftreffen eines Fußgängers auf eine A-Säule eines Kraftfahrzeugs zu begegnen, ist es aus der
DE 10 2011 015 380 A1 bereits bekannt, eine A-Säule mit einem Energieabsorptionselement auszubilden. Das Energieabsorptionselement ist hier als kissenförmiges Gel- und/oder Elastomerteil und/oder aus PU-Schaum ausgebildet und an der Innenseite einer Säulenverkleidung angeordnet.
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Aus der
DE 100 59 694 A1 ist des Weiteren eine A-Säule eines Kraftfahrzeugs mit einem infolge eines Anstoßes verformbaren, Anstoßenergie absorbierenden Bauteil in Form eines mit einem Abdeckelement versehenen Stoßabsorptionselements bekannt. Das Anstoßenergie absorbierendes Bauteil ist mittels einer Schnappvorrichtung an einem Außenblech der A-Säule befestigt.
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Aus der
DE 10 2005 023 263 A1 ist eine A-Säule eines Kraftfahrzeugs mit einer sich in Längsrichtung der Außenseite der A-Säule erstreckenden Absorberstruktur zur Aufnahme von Aufprallenergie bei einem Fußgängeraufprall bekannt. Die Absorberstruktur ist durch einen Schaumkörper gebildet oder als Rippenstruktur ausgebildet und mittels einer Kunststoffblende außenseitig abgedeckt.
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Die
DE 10 2009 057 943 A1 beschreibt eine Karosseriestruktursäule, wie eine A-Säule, welche ein Strukturbauteil aufweist. Die Karosseriestruktursäule weist ferner eine Blende aus einem elastischen Material auf, welche bei einem Aufprall beispielsweise einer Person auf die Karosseriestruktursäule die Verletzungsgefahr reduzieren soll. Die Blende ist in Richtung auf eine Außenseite des Kraftfahrzeugs hin über dem Strukturbauteil angeordnet und mit demselben mittels zumindest eines Befestigungselementes, wie eines Klippelementes, verbunden.
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Die
EP 1 106 484 A2 beschreibt eine Fahrzeugfrontsäule mit einer im Wesentlichen rohrförmigen Form. Ein zur Vorderseite des Fahrzeugs gerichteter Abschnitt der Fahrzeugfrontsäule ist stoßdämpfend ausgebildet, indem dieser zu einer dünnwandigen Struktur geformt ist. Ein rückwärtiger Abschnitt der Fahrzeugfrontsäule ist demgegenüber durch eine dickwandige, geschlossene Querschnittsstruktur gebildet, welche demzufolge als Abschnitt hoher Steifigkeit der Fahrzeugfrontsäule fungiert. Darüber hinaus ist eine zur Vorderseite des Fahrzeugs gerichtete, leicht verformbare und somit stoßdämpfend ausgebildete Verkleidung der Fahrzeugfrontsäule vorgesehen. Die Verkleidung ist vor einer Einbuchtung der Fahrzeugfrontsäule angeordnet und mittels Klippelemente an derselben befestigt.
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Aus der
DE 10 2009 039 038 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, welches zwischen seitlichen Endabschnitten der Windschutzscheibe und den A-Säulen des Kraftfahrzeugs jeweils eine langgestreckte, schlitzförmige Öffnung zum Durchtritt von Luft während der Fahrt aufweist. Hierdurch sollen die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
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Aus der
DE 10 2013 218 556 A1 ist eine A-Säulenstruktur für ein Fahrzeug mit einer Säulenabdeckung bekannt, welche einen mäanderförmigen Fließweg zum Luftdurchfluss zwischen der Säulenabdeckung und der A-Säule bildet. Der Fließweg ist mit Rippen versehen, um Luft und Regenwasser voneinander zu trennen. Im besonderen weist die Säulenabdeckung mindestens eine Rippe auf, die sich in Längsrichtung der Säulenabdeckung erstreckt und in Richtung A-Säulenstruktur der Säulenabdeckung vorsteht. Auf der A-Säulenstruktur ist eine sogenannte Fließwegbildungsplatte angeordnet. Diese weist mindestens eine Rippe auf, die sich in Längsrichtung der Fließwegbildungsplatte erstreckt und in Richtung Säulenabdeckung der Fließwegbildungsplatte vorsteht.
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Aus der
FR 2 948 917 A1 ist eine A-Säule eines Fahrzeugs bekannt, welcher ein flaches, längliches Teil aus Blech oder Kunststoff zugeordnet ist, dass der A-Säule vorsteht und so eine Durchtrittsöffnung für das Fahrzeug umströmende Luft ausbildet, um die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs zu optimieren. Das flache, längliche Teil ist integraler Bestandteil der Fahrzeugkarosserie.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf den Stand der Technik alternative Fahrzeugsäule zu schaffen, welche mittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen neben der Gewährleistung der erforderlichen Grundsteifigkeit der Fahrzeugsäule im Normalbetrieb im Hinblick auf einen etwaigen Zusammenstoß mit einem Fußgänger oder einem anderen Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise einem Zweiradfahrer, auch einen möglichst niedrigen HIC-Wert bei einer Kopfaufschlagprüfung gewährleistet. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Anstoßenergie absorbierendes Bauteil für eine Fahrzeugsäule sowie ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer derartigen Fahrzeugsäule zur Verfügung zu stellen.
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Ausgehend von einer Fahrzeugsäule, insbesondere A-Säule, mit zumindest einem Anstoßenergie absorbierenden Bauteil, wobei das zumindest eine Anstoßenergie absorbierende Bauteil an der Außenkontur eines Außenverkleidungsteils der Fahrzeugsäule angebracht ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das zumindest eine Anstoßenergie absorbierende Bauteil durch zwei oder mehr Deformationselemente gebildet ist, welche einenends an der Außenkontur des Außenverkleidungsteils angebracht und anderenends mittels eines zur Außenkontur des Außenverkleidungsteils beabstandet angeordneten gemeinsamen Deckflächenelements untereinander verbunden sind, wobei die Deformationselemente, zumindest eine Durchströmungsöffnung für einen das Fahrzeug im Fahrbetrieb umströmenden Luftstrom ausbildend, in Längsrichtung der Fahrzeugsäule gesehen beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Durch diese Maßnahme ist einer herkömmlichen Fahrzeugsäule, insbesondere A-Säule, sozusagen ein zusätzliches, Anstoßenergie absorbierendes Bauteil zugeordnet bzw. zuordenbar. Dies hat den Vorteil, dass die Grundstruktur bzw. Grundausführung der herkömmlichen Fahrzeugsäule und damit auch deren Grundfunktion, nämlich tragende Funktion, nicht verändert bzw. beeinflusst wird. Überdies ist eine einfache und kostengünstige Nachrüstung bereits vorhandener Fahrzeugsäulen ermöglicht. In Finite-Elemente-Simulationen zum Anmeldungsgegenstand konnte der HIC-Wert signifikant reduziert werden. Des Weiteren ist mittels der erfindungsgemäß mit dem zumindest einen Anstoßenergie absorbierenden Bauteil ausgestatteten Fahrzeugsäule der besagte Luftstrom derart vorteilhaft beeinflussbar, dass beispielsweise durch günstige geometrische Gestaltung des Anstoßenergie absorbierenden Bauteils z.B. Wirbelzonen von sich ablösenden Luftwirbeln vorteilhaft verringerbar und in der Folge der cw-Wert als Maß für den Strömungswiderstand des Fahrzeugs verbesserbar sind.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Bevorzugt sind die Deformationselemente in Belastungsrichtung eines potentiellen Kopfaufpralls eines Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmens, wie eines Zweiradfahrers, orientiert angeordnet, wodurch eine einfache Möglichkeit gegeben ist, u.a. in Abhängigkeit des strukturellen Aufbaus der Deformationselemente und des für dieselben verwendeten Werkstoffs über den Deformationsweg der Deformationselemente den Grad der Absorption der zu erwartenden Anstoßenergie einzustellen. Die Deformationselemente sowie das Deckflächenelement sind bevorzugt derart angeordnet und ausgebildet, dass diese den besagten Luftstrom nicht nachteilig beeinflussen. Vorteilhaft wird demnach der herkömmlich zu verzeichnende Luftstrom entlang der Außenhaut des Fahrzeugs, insbesondere entlang der Frontscheibe und der vorderen Fahrzeugsäulen bzw. A-Säulen nicht nachteilig verändert. Ferner ist vorgesehen, dass die Deformationselemente sich orthogonal zur Außenkontur des Außenverkleidungsteils erstrecken. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Deformationselemente jeweils durch ein Lamellen- oder Stegelement gebildet sind. Diese Maßnahmen ermöglichen neben der gewünschten Absorption von Anstoßkräften auch eine gerichtete Führung des besagten Luftstroms, indem die bevorzugt als Lamellen- oder Stegelement ausgebildeten Deformationselemente sich in Strömungsrichtung oder einer gewünschten optimalen Strömungsrichtung des Luftstroms erstrecken und diesem möglichst wenig Widerstand entgegen bringen. Die als Lamellen- oder Stegelemente ausgebildeten Deformationselemente können dabei eben oder gekrümmt ausgebildet sein. Durch die Erfindung mit erfasst ist auch eine Ausgestaltungsvariante, bei der zumindest ein Teil der Deformationselemente eine voneinander abweichende Formgebung oder Anordnung aufweisen. So ergibt sich dadurch beispielsweise eine Durchströmungsöffnung, welche sich in Strömungsrichtung des Luftstroms gesehen verjüngt und so einen Düseneffekt bewirkt. Demgegenüber kann sich beispielsweise auch eine Durchströmungsöffnung ergeben, welche sich in Strömungsrichtung des Luftstroms gesehen erweitert und so den Effekt eines Diffusors bewirkt. Eine Durchströmungsöffnung mit Düsen- oder Diffusoreffekt ergibt sich jedoch auch durch eine geeignete Ausbildung und/oder Anordnung des Deckflächenelements gegebenenfalls in Kombination mit einer geeigneten Ausbildung und Anordnung der Deformationselemente, welches demnach durch die Erfindung mit erfasst ist. Bevorzugt weist jedoch das Deckflächenelement einen Verlauf und/oder eine Formgebung auf, welche/r dem Verlauf und/oder der Formgebung der Außenkontur des Außenverkleidungsteils folgt. Das Deckflächenelement ist demnach bevorzugt formkomplementär zum Außenverkleidungsteil oder zu Abschnitten des Außenverkleidungsteils der Fahrzeugsäule ausgebildet. Wie oben bereits angedeutet, kann das Deckflächenelement jedoch auch einen hierzu abweichenden Verlauf und/oder eine hierzu abweichende Formgebung aufweisen, welches durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst ist. So kann beispielsweise das Deckflächenelement analog eines Tragflügels einen Profilquerschnitt aufweisen, dessen Dicke über die Länge des besagten Profilquerschnitts bzw. in Strömungsrichtung des das Deckflächenelement umströmenden Luftstroms gesehen variiert, wodurch vorteilhaft auf das Ablöseverhalten des Luftstroms und etwaige zu verzeichnende Luftwirbel Einfluss genommen werden kann. Wie die Erfindung noch vorsieht, bestehen die Deformationselemente bevorzugt aus einem Metall, insbesondere aus Stahl, und das Deckflächenelement aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff. Deformationselemente aus Stahl gewährleisten vorteilhaft eine kontinuierliche Energieaufnahme während ihrer Verformung, welches besonders zuträglich für den betroffenen Fußgänger ist. Was ein Deckflächenelement aus Kunststoff oder faserverstärkten Kunststoff anbelangt, bietet dieser Werkstoff erhöhten geometrischen Gestaltungsspielraum. Darüber hinaus können durch die einfache und kostengünstige Herstellbarkeit eines derartigen, im Falle eines Anstoßereignisses unmittelbar mit dem Fußgänger oder einem anderen Verkehrsteilnehmer, wie einem Zweiradfahrer, in Berührung kommenden Deckflächenelements, nach bevorzugt einem Kunststoff-Spritzgießverfahren insbesondere auch nachteilige scharfe Kanten an demselben wirkungsvoll vermieden werden, die bei anderen, beispielsweise metallenen Werkstoffen, mit erheblichem Nacharbeitsaufwand einhergehen würden.
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Das Anstoßenergie absorbierendes Bauteil für eine Fahrzeugsäule, insbesondere A-Säule, zeichnet sich dadurch aus, dass dasselbe durch zwei oder mehr Deformationselemente gebildet ist, welche einenends an der Außenkontur eines Außenverkleidungsteils der Fahrzeugsäule angebracht oder anbringbar und anderenends mittels eines zur Außenkontur des Außenverkleidungsteils beabstandet angeordneten gemeinsamen Deckflächenelements untereinander verbunden sind, wobei die Deformationselemente, zumindest eine Durchströmungsöffnung für einen das Fahrzeug im Fahrbetrieb umströmenden Luftstrom ausbildend, in Längsrichtung der Fahrzeugsäule gesehen beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Fahrzeugsäule der vorbeschriebenen Art.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Vorderansicht der Karosserie eines Kraftfahrzeugs im Bereich einer Fahrgastzelle desselben zum Zeitpunkt eines Tests für den Lastfall Fußgängerschutz, mit der Darstellung einer vorderen Fahrzeugsäule (A-Säule), welche erfindungsgemäß mit einem Anstoßenergie absorbierenden Bauteil ausgestattet ist,
- 2 eine Schnittdarstellung der Fahrzeugsäule samt Anstoßenergie absorbierendem Bauteil nach 1,
- 3 eine Seitenansicht der Fahrzeugsäule samt Anstoßenergie absorbierendem Bauteil,
- 4 eine Vorderansicht des Anstoßenergie absorbierenden Bauteils als Einzelteil,
- 5 eine Rückansicht des Anstoßenergie absorbierenden Bauteils nach 4, und
- 6 eine äußerst schematische Darstellung des Verlaufs der Luftströmungslinien eines die Karosserie im Bereich der besagter Fahrgastzelle umströmenden Luftstroms.
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Die 1 bis 3 zeigen demnach ein Fahrzeug 1 respektive Kraftfahrzeug mit einer vorderen Fahrzeugsäule 2, auch als A-Säule bezeichnet, welche seitlich eine Frontscheibe 3 des Fahrzeugs 1 begrenzt und im Rahmen einer Kopfaufschlagprüfung (HIC-Prüfung) mit einem Prüfkörper (Impaktor) 4 beaufschlagt wird. Die Fahrzeugsäule 2 ist durch ein langgestrecktes Hohlprofil mit einem Innenblech 5 und einem Außenblech 6 gebildet. Auf dem gebildeten Hohlprofil ist ein die Außenhaut des Fahrzeugs 1 mit bestimmendes Außenverkleidungsteil 7 aus bevorzugt Metallblech oder aus Kunststoff befestigt. Darüber hinaus ist vorliegend ein entlang der Fahrzeugsäule 2 sich erstreckendes, Anstoßenergie absorbierendes Bauteil 8 vorgesehen, welches seinerseits an der Außenkontur 9 des Außenverkleidungsteils 7 angebracht ist.
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Gemäß der in den Zeichnungsfiguren gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das besagte Anstoßenergie absorbierende Bauteil 8 durch eine Mehrzahl Deformationselemente 10 gebildet, welche einenends an der Außenkontur 9 des Außenverkleidungsteils 7 angebracht und anderenends mittels eines zur Außenkontur 9 des Außenverkleidungsteils 7 beabstandet angeordneten gemeinsamen Deckflächenelements 11 untereinander verbunden sind (vgl. insbes. 4 und 5). Die Deformationselemente 10 sind in Längsrichtung der Fahrzeugsäule 2 gesehen beabstandet zueinander angeordnet und jeweils als Lamellen- oder Stegelemente ausgebildet. Bevorzugt sind die Deformationselemente 10 stoffschlüssig durch Kleben mit dem Außenverkleidungsteil 7 gefügt, welches einfach und kostengünstig bewerkstelligbar ist. Die Deformationselemente 10 sind bevorzugt aus Metallblech, insbesondere Stahlblech gefertigt. Alternativ können diese auch aus einem geeigneten Anstoßenergie absorbierenden, elastisch und/oder plastisch verformbaren Kunststoff bestehen.
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Das die Deformationselemente 10 untereinander verbindende Deckflächenelement 11 besteht bevorzugt aus einem Kunststoff, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK). Die Fügeverbindung zwischen den Deformationselementen 10 und dem Deckflächenelement 11 kann stoffschlüssiger und/oder formschlüssiger Art sein. Bevorzugt ist das Deckflächenelement 11 nach einem Kunststoff-Spritzgießverfahren an die Deformationselemente 10 angebracht bzw. angespritzt.
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Wie insbesondere der 1 sehr gut zu entnehmen ist, sind die Deformationselemente 10 in Belastungsrichtung eines potentiellen Kopfaufpralls eines Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmens, wie eines Zweiradfahrers, respektive des auftreffenden Prüfkörpers 4 orientiert angeordnet und erstrecken sich vorliegend orthogonal zur Außenkontur 9 des Außenverkleidungsteils 7. Die Höhe „h“ der Deformationselemente 10 bestimmt den Anstoßkraft absorbierenden Deformationsweg derselben während der Kopfaufschlagprüfung oder eines etwaigen Anstoßes eines unfallbeteiligten Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmers, wie eines Zweiradfahrers (vgl. 2).
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Während der besagten Kopfaufschlagprüfung trifft der Prüfkörper 4 auf das an der Fahrzeugsäule 2 angebrachte Anstoßenergie absorbierende Bauteil 8. Durch elastische und/oder plastische Verformung des Anstoßenergie absorbierenden Bauteils 8 respektive der Deformationselemente 10 desselben wird vorteilhaft einwirkende Anstoßenergie absorbiert (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Wie den 1 bis 6 weiter zu entnehmen ist, bilden die zueinander beabstandet angeordneten und als Lamellen- oder Stegelemente ausgebildeten Deformationselemente 10 Durchströmungsöffnungen 12 für einen das Fahrzeug 1 im Fahrbetrieb umströmenden Luftstrom 13 (6) aus. Im Hinblick darauf sind die Deformationselemente 10 und auch das Deckflächenelement 11 derart angeordnet und ausgebildet, dass diese den besagten Luftstrom 13 nicht nachteilig beeinflussen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich eben ausgebildete und parallel zueinander angeordnete Deformationselemente 10 in Strömungsrichtung 14 oder einer gewünschten optimalen Strömungsrichtung 14 des Luftstroms 13, um diesem möglichst wenig Widerstand entgegen zu bringen (vgl. insbes. 3 und 6).
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Alternativ können die als Lamellen- oder Stegelemente ausgebildeten Deformationselemente 10 auch gekrümmt ausgebildet sein und/oder unterschiedlich orientiert, also nicht parallel zueinander angeordnet sein, um den Luftstrom 13 in eine bestimmte Richtung zu lenken und/oder einen Düseneffekt oder Diffusoreffekt zu bewirken. Eine Kombination aus eben und gekrümmt ausgebildeten Deformationselementen 10 ist durch die Erfindung selbstverständlich mit erfasst (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Wie weiter aus den 1 und 3 sehr gut ersichtlich ist, weist das Deckflächenelement 11 bevorzugt einen Verlauf und/oder eine Formgebung auf, welche/r dem Verlauf und/oder der Formgebung der Außenkontur 9 des Außenverkleidungsteils 7 zumindest weitestgehend parallel folgt. Das Deckflächenelement 11 ist demnach bevorzugt formkomplementär dem Außenverkleidungsteil 7 oder Abschnitten desselben, gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung 14 des Luftstroms 13 gesehen, gekrümmt ausgebildet. Auch diese Maßnahme dient einer optimalen Führung des Luftstroms 13 entlang der Außenhaut des Fahrzeugs 1.
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Ein hierzu abweichender Verlauf und/oder eine hierzu abweichende Formgebung des Deckflächenelements 11 ist durch die Erfindung selbstverständlich mit erfasst. So kann das Deckflächenelement 11 beispielsweise analog eines Tragflügels einen Profilquerschnitt aufweisen, dessen Dicke über die Länge des besagten Profilquerschnitts bzw. in Strömungsrichtung 14 des das Deckflächenelement 11 umströmenden Luftstroms 13 gesehen variiert, wodurch vorteilhaft auf das Ablöseverhalten des Luftstroms 13 und etwaige zu verzeichnende Luftwirbel Einfluss genommen werden kann (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrzeugsäule
- 3
- Frontscheibe
- 4
- Prüfkörper
- 5
- Innenblech
- 6
- Außenblech
- 7
- Außenverkleidungsteil
- 8
- Anstoßenergie absorbierendes Bauteil
- 9
- Außenkontur (Außenverkleidungsteil 7)
- 10
- Deformationselement
- 11
- Deckflächenelement
- 12
- Durchströmungsöffnung
- 13
- Luftstrom
- 14
- Strömungsrichtung
- „h“
- Höhe Deformationselement 10
