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Die Erfindung betrifft eine Crashstruktur für ein Fahrzeug, mit mindestens zwei Längsträgern und einer Energieabsorptionsvorrichtung gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Crashstruktur.
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Crashstrukturen für Fahrzeuge, mit mindestens zwei Längsträgern und einer Energieabsorptionsvorrichtung sind in zahlreichen Variationen bekannt. Die Energieabsorptionsvorrichtungen können mindestens eine seilartige Struktur umfassen. Die Energieabsorptionsvorrichtungen, können bei einem Unfall wirkende Energien umlenken und/oder abbauen und verbessern dadurch die Sicherheit der Insassen in einer Unfallsituation.
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Aus der
EP 0 234 003 B1 ist ein Fahrzeug mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Nutzung der Aufprallenergie für eine Sicherheitseinrichtung zum Schutz der Fahrzeuginsassen bekannt. Die Sicherheitseinrichtung gelangt durch die bei einem Frontaufprall ab einer bestimmten Größenordnung auftretende Relativbewegungen zwischen einem im Frontbereich des Fahrzeugs angeordneten Bauteil der Vorrichtung und einem davon entfernten Karosserieabschnitt unter Zwischenschaltung eines Seils in Wirkstellung.
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Aus der
DE 10 2015 213 870 ist ein Aufprallschutz für ein Fahrzeug bekannt, welcher ein Stoßfängerelement zur Aufnahme kinetischer Energie bei einem Aufprall des Fahrzeugs auf eine Barriere und eine Stoßfängerschiene umfasst, mit welcher das Stoßfängerelement in Eingriff steht. Das Stoßfängerelement ist entlang der Stoßfängerschiene bewegbar. Auf das Stoßfängerelement ist durch die Stoßfängerschiene eine, die Bewegung des Stoßfängerelements hemmende Kraft ausübbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Crashstruktur für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Crashstruktur bereitzustellen, welche insbesondere in einer Pfahlaufprallsituation mit einfachen Mitteln einen Anteil an Aufprallenergie kontrolliert aufnimmt und von einer Fahrgastzelle ableitet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Crashstruktur für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Crashstruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche insbesondere in einer Pfahlprallsituation mit einfachen Mitteln einen Anteil an Aufprallenergie kontrolliert aufnimmt und von einer Fahrgastzelle ableitet, weisen mindestens zwei Längsträger jeweils einen deformierbaren Absorptionsbereich auf, welche über eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende seilartige Struktur miteinander verbunden sind, wobei die seilartige Struktur Aufprallenergie vom eindringenden Pfahl bzw. Objekt aufnimmt und auf die Absorptionsbereiche überträgt.
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Zudem wird ein Fahrzeug mit einer solchen Crashstruktur vorgeschlagen.
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Unter einer seilartigen Struktur wird nachfolgend eine Seilstruktur im mechanischen Sinne verstanden, welche keine oder eine geringe Biegesteifigkeit, keine oder eine geringe Drucksteifigkeit und eine hohe Zugsteifigkeit aufweist. Diese seilartige Struktur kann beispielsweise als Seil, Kette usw. ausgeführt werden.
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Unter einer Unfallsituation wird im Folgenden insbesondere ein Frontalaufprall verstanden, bei welchem das Fahrzeug mit seiner Fahrzeugfront auf einen Pfahl aufprallt. Es besteht aber auch die Möglichkeit die Absorptionsvorrichtung an einem Fahrzeugheck anzuordnen. Die Absorptionsvorrichtung baut hierbei am effektivsten Aufprallenergie des Pfahls ab, welcher mittig auf das erfindungsgemäße Fahrzeug aufprallt.
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In vorteilhafter Weise fängt die seilartige Struktur den eindringenden Pfahl ab, bevor dieser in eine Fahrgastzelle eindringen kann. Zudem leitet das Seil die Aufprallenergie des Pfahls seitlich zu den Längsträgern und dadurch weg von der Fahrgastzelle. Dadurch kann die Sicherheit der Insassen verbessert werden. Zudem kann die Aufprallenergie durch die seilartige Struktur gezielt zu den Absorptionsbereichen der Längsträger geleitet werden. Durch die Deformation der Absorptionsbereiche kann die Aufprallenergie in vorteilhafter Weise zumindest teilweise abgebaut werden. Zudem kann die Aufprallenergie durch die seilartige Struktur auf einen fahrerseitig angeordneten Längsträger und auf einen beifahrerseitig angeordneten Längsträger übertragen werden und dadurch besser im Fahrzeug verteilt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur können die Absorptionsbereiche der mindestens zwei Längsträger in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen. Da die Wirkungsrichtung der in der Unfallsituation wirkenden Kräfte und/oder Energien üblicherweise im Wesentlichen der Fahrzeuglängsrichtung entsprechen, können diese Kräfte und/oder Energien durch die in Wirkungsrichtung verlaufenden Absorptionsbereiche einfacher aufgenommen und zumindest teilweise reduziert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann die seilartige Struktur im unbelasteten Zustand U-förmig verlaufen, wobei jeweils ein Endbereich der seilartigen Struktur zwischen ihrem Ende und einem Anbindungspunkt am korrespondierenden Längsträger einen Schenkel der U-Form ausbilden, welcher mit den korrespondierenden Absorptionsbereich gekoppelt ist. Die, die Schenkel der U-Form ausbildendenden Endbereiche können hinter den Absorptionsbereichen im Inneren der korrespondierenden Längsträger verlaufen oder in die Absorptionsbereiche eingearbeitet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann die seilartige Struktur an seinen Enden jeweils ein Schneideelement aufweisen, welches an einem korrespondierenden Anbindungspunkt in den Absorptionsbereich eingreift. Das Schneideelement kann hakenförmig ausgebildet werden. Hierbei kann das jeweilige Ende der seilartigen Struktur über das Schneideelement mit dem Anbindungspunkt gekoppelt werden. Bei dieser Ausführungsform bildet die seilartige Struktur im unbelasteten Zustand eine Gerade zwischen den Anbindungspunkten an den Längsträgern aus. Die Schneideelemente können in vorteilhafter Weise das Material, wie beispielsweise Blech, der korrespondierenden Absorptionsbereiche zerschneiden oder aufreißen und dadurch Aufprallenergie in Deformationsenergie und Bewegungsenergie umwandeln, wenn sich das Schneideelement durch die korrespondierenden Absorptionsbereiche schneidet. Durch die Hakenform des Schneideelements kann ein Lösen des Schneideelements von dem korrespondierenden Absorptionsbereich erschwert oder vollständig verhindert werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein fortlaufender Aufprallenergieabbau sichergestellt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann die Aufprallenergie die Position des zwischen den Anbindungspunkten an den Längsträgern verlaufenden Verbindungsbereichs der seilartigen Struktur entlang der korrespondierenden Absorptionsbereiche verändern. Hierbei kann die Position der Anbindungspunkte durch Verformen der korrespondierenden Absorptionsbereiche verändert werden. Der in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Verbindungsbereich der seilartigen Struktur kann im belasteten Zustand eine V-Form aufweisen, welche durch den abgefangenen eingedrungenen Pfahl erzeugt werden kann. Dadurch kann aus der U-Form im belasteten Zustand eine W-Form der seilartigen Struktur entstehen. Der mittlere Punkt der W-Form sowie die Anbindungspunkte können durch die vom eindringenden Pfahl bzw. Objekt übertragene Aufprallenergie in Fahrzeuglängsrichtung bewegt werden, so dass die Aufprallenergie in kinetische Energie umgewandelt werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann mindestens ein Längsträger mindestens eine Sollbruchlinie aufweisen, welche den korrespondierenden Absorptionsbereich ausbildet oder den korrespondierenden Absorptionsbereich begrenzt. Beispielsweise kann die mindestens eine Sollbruchlinie als Schweißnaht aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten ausgeführt werden, wobei die seilartige Struktur die einzelnen Schweißpunkte der Schweißnaht in der Unfallsituation direkt oder indirekt auftrennt. Die von dem eindringenden Pfahl bzw. Objekt auf die seilartige Struktur übertragene Aufprallenergie kann eine Zugkraft ausbilden, welche die Schweißnaht aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten auftrennt. Verlaufen zwei Schweißnähte aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten mit einem vorgegebenen Abstand nebeneinander, kann die seilartige Struktur zwischen den beiden Schweißnähten oder im Bereich einer der beiden Schweißnähte verlaufen. Dadurch kann der korrespondierende Absorptionsbereich durch die seilartige Struktur wie ein Reisverschluss aufgetrennt und die beiden Schweißnähte aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten in zwei Teile geschnitten oder aufgerissen werden. Bei der Ausführung mit dem Schneideelement kann das Schneideelement in die Sollbruchlinie, welche ebenfalls einer Schweißnaht aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten entsprechen kann, eingreifen und diese auftrennen bzw. aufreißen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur können zwei Sollbruchlinien parallel zu einander verlaufen und einen abziehbaren Bereich des korrespondierenden Längsträgers begrenzen, welcher den Absorptionsbereich ausbildet. Hierbei kann die seilartige Struktur diesen abziehbaren Bereich in der Unfallsituation vom Längsträger abziehen. Hierbei kann das Ende der seilartigen Struktur mit einem korrespondierenden dem eindringenden Pfahl bzw. Objekt zugewandten Endbereich des abziehbaren Bereichs gekoppelt werden. Alternativ kann ein Koppelelement, welches am Seilende angeordnet ist, an dem, dem eindringenden Pfahl bzw. Objekt zugewandten Endbereich des abziehbaren Bereichs eingreifen. Der abziehbare Bereich kann von dem korrespondierenden Längsträger abgeschält werden. Durch das Abschälen bzw. Abziehen des abziehbaren Bereichs vom Längsträger, kann ebenfalls die Aufprallenergie in Deformationseriergie und kinetische Energie umgewandelt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Crashstruktur für ein Fahrzeug vor einem Aufprall eines Pfahls bzw. Objekts,
- 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Crashstruktur für ein Fahrzeug aus 1 während eines Aufpralls des Pfahls bzw. Objekts,
- 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Längsträgers mit Absorptionsbereich der erfindungsgemäßen Crashstruktur für ein Fahrzeug aus 1 und 2, und
- 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Längsträgers mit Absorptionsbereich der erfindungsgemäßen Crashstruktur für ein Fahrzeug aus 1 und 2.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist eine Crashstruktur 10 für ein Fahrzeug 1 mindestens zwei Längsträger 12A, 12B und eine Energieabsorptionsvorrichtung 20A, 20B auf. Die Energieabsorptionsvorrichtung 20A, 20B umfasst hierbei mindestens eine seilartige Struktur 24.
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Erfindungsgemäß weisen die mindestens zwei Längsträger 12A, 12B jeweils einen deformierbaren Absorptionsbereich 22 auf, welche über die in Fahrzeugquerrichtung y verlaufende seilartige Struktur 24 miteinander verbunden sind, wobei die seilartige Struktur 24 Aufprallenergie des eindringenden Pfahls 2 bzw. Objekts aufnimmt und auf die Absorptionsbereiche 22 überträgt.
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Die seilartige Struktur 24 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Seil 24A ausgeführt. Selbstverständliche können auch andere geeignete seilartige Strukturen 24, wie beispielsweise eine Kette, mit den mechanischen Eigenschaften keine oder geringe Biegesteifigkeit, keine oder geringe Drucksteifigkeit und hohe Zugsteifigkeit verwendet werden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, verlaufen die Absorptionsbereiche 22 der mindestens zwei Längsträger 12A, 12B in Fahrzeuglängsrichtung x. Das heißt die Verformung bzw. Zerstörung der Deformationsbereiche 22 beginnt an einem, dem eindringenden Pfahl 2 bzw. Objekt zugewandten Endbereich und setzt sich in Abhängigkeit der Eindringtiefe des Pfahls 2 bzw. Objekts in Fahrzeuglängsrichtung x fort. Die seilartige Struktur 24 verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel der Energieabsorptionsvorrichtung 20A, 20B im unbelasteten Zustand vor einem Aufprall des Pfahls 2 bzw. Objekts U-förmig. Hierbei bildet jeweils ein Endbereich der seilartigen Struktur 24 zwischen ihrem Ende 24.1, 24.2 und einem Anbindungspunkt 12.1, 12.2 am korrespondierenden Längsträger 12A, 12B einen Schenkel 24.3, 24.4 der U-Form aus. Die Schenkel 24.3, 24.4 sind mit den korrespondierenden Absorptionsbereichen 22 der Längsträger 12A, 12B gekoppelt. Ein erstes Ende 24.1 der seilartigen Struktur 24 und ein erster Anbindungspunkt 12.1 sind am fahrerseitigen Längsträger 12A, 12B angeordnet. Ein zweites Ende 24.1 der seilartigen Struktur 24 und ein zweiter Anbindungspunkt 12.2 sind an einem beifahrerseitigen Längsträger 12A, 12B angeordnet. Zwischen den Anbindungspunkten 12.1, 12.2 verläuft in Fahrzeugquerrichtung y ein Verbindungsbereich 24.5 der seilartigen Struktur 24. Die Anbindungspunkte 12.1, 12.2 entsprechen jeweils einer Stelle am korrespondierenden Längsträger 12A, 12B, in welcher die seilartige Struktur 24 die vom eindringenden Pfahl 2 bzw. Objekt übertragene Aufprallenergie in den Längsträger 12A, 12B einleitet. Zudem entsprechen die Anbindungspunkte 12.1, 12.2 den, dem eindringenden Pfahl 2 bzw. Objekt zugewandten Endbereichen der Absorptionsbereiche 22. Nach dem Aufprall des Pfahls 2 bzw. Objekts bildet der Verbindungsbereich 24.5 aufgrund des eingedrungenen Pfahls 2 bzw. Objekts im belasteten Zustand eine V-Form aus und die seilartige Struktur 24 bildet im belasteten Zustand insgesamt eine W-Form aus. Zudem verändert die Aufprallenergie die Position des zwischen den Anbindungspunkten 12.1, 12.2 verlaufenden Verbindungsbereichs 24.5 der seilartigen Struktur 24 entlang der korrespondierenden Absorptionsbereiche 22. Der Verbindungbereich 24.5 der seilartigen Struktur 24 kann sich entlang der Absorptionsbereiche 22 bewegen. Die Anbindungspunkte 12.1, 12.2 sind herbei zwischen den deformierten Bereichen a und den noch nicht deformierten Bereichen angeordnet.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind die Schenkel 24.3, 24.4 der U-Form der seilartigen Struktur 24 in die Längsträger 12A, 12B eingebracht z.B. eingegossen oder verlaufen innerhalb eines Hohlraums der Längsträger 12A, 12B.
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Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel der Energieabsorptionsvorrichtung 20A, 20B beide Längsträger 12A, 12B mindestens eine Sollbruchlinie 12.3, 12.4 auf, welche den korrespondierenden Absorptionsbereich 22 ausbildet oder den korrespondierenden Absorptionsbereich 22 begrenzt. Die Sollbruchlinie 12.3, 12.4 ist hierbei als Schweißnaht aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten ausgeführt, wobei die seilartige Struktur 24 die Schweißnaht aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten in der Unfallsituation direkt oder indirekt auftrennt bzw. aufreißt. Die Schweißnaht aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten entspricht hierbei einem Spalt, auf welchen in vorgegebenen Abständen Schweißpunkte aufgebracht sind. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Sollbruchlinie 12.3, 12.4 durch einen dünneren Wandbereich oder durch ein verformbares Material oder durch eine Perforation umgesetzt werden.
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Die Ausführungsbeispiele der Energieabsorptionsvorrichtung 20A, 20B unterscheiden sich unter anderem durch die Ausführung und Anordnung der Sollbruchlinien 12.3, 12.4.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, weisen die Längsträger 12A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel zwei als Schweißnähte aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten ausgeführte Sollbruchlinien 12.3 auf. Die seilartige Struktur 24 verläuft zwischen den Sollbruchlinien 12.3. Durch die auf die seilartige Struktur 24 übertragenge Aufprallenergie wirkt eine Zugkraft auf den Bereich zwischen den beiden Schweißnähten, so dass die einzelnen Schweißpunkte der beiden Schweißnähte reißen und eine breite Sollbruchlinie 12.3 zwischen den Schweißnähten ausgebildet wird. Wie bei einem Reißverschluss setzt sich diese Bewegung in Fahrzeuglängsrichtung x fort. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Längsträger 12A lediglich eine als Schweißnaht aus zueinander beabstandeten Schweißpunkten ausgeführte Sollbruchlinie 12.3 aufweisen, welche durch die seilartige Struktur 24 aufgebrochen wird. Hierbei entspricht die Sollbruchlinie 12.3 nur der Breite der aufgetrennten Schweißnaht und ist schmaler als im ersten Ausführungsbeispiel.
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Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, weisen die Längsträger 12B im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel zwei als Schweißnähte ausgeführte Sollbruchlinien 12.4 auf, welche parallel zu einander verlaufen und einen abziehbaren Bereich 12.6 des korrespondierenden Längsträgers 12B begrenzen, welcher den Absorptionsbereich 22 ausbildet. Die seilartige Struktur 24 zieht diesen abziehbaren Bereich 12.6 in der Unfallsituation vom Längsträger 12B ab bzw. bricht den abziehbaren Bereich 12.6 aus dem Längsträger 12B heraus. Die seilartige Struktur 24 verläuft zwischen den Sollbruchlinien 12.4 und überträgt die Aufprallenergie als Zugkraft auf die Sollbruchlinien 12.4. Der Abstand zwischen den Sollbruchlinien 12.4 ist größer als im ersten Ausführungsbeispiel. Das Abziehen bzw. Herausbrechen des abziehbaren Bereichs 12.6 setzt sich in Fahrzeuglängsrichtung x fort. In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das Seil 24 keine U-Form bzw. W-Form auf. Hierbei wird das jeweilige Ende 24.1, 24.2 der seilartigen Struktur 24 mit dem, dem eindringenden Pfahl 2 bzw. Objekt zugewandten Endbereich des abziehbaren Bereichs 12.6 gekoppelt. Zu diesem Zweck sind an den Enden 24.1, 24.2 der seilartigen Struktur 24 Koppelelemente angeordnet, welches in den, dem eindringenden Pfahl 2 bzw. Objekt zugewandten Endbereich des abziehbaren Bereichs 12.6 eingreifen. Die von den Enden 24.2, 24.2 der seilartigen Struktur 24 übertragene Zugkraft zieht den abziehbaren Bereich 12.6 ebenfalls vom Längsträger 12B ab.
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In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die seilartige Struktur 24 an den Seilenden 24.1, 24.2 jeweils ein Schneideelement auf, welches an einem korrespondierenden Anbindungspunkt 12.1, 12.2 in den Absorptionsbereich 22 eingreift. Hierbei sind die Enden 24.1, 24.2 der seilartigen Struktur 24 jeweils über ein solches Schneideelement mit den korrespondierenden Anbindungspunkten 12.1, 12.2 gekoppelt. Zwischen den Anbindungspunkten 12.1, 12.2 verläuft die seilartige Struktur 24 im unbelasteten Zustand im Wesentlichen gerade und weist keine U-Form bzw. W-Form auf. Durch die von der seilartigen Struktur 24 auf die Schneideelemente übertragene Zugkraft werden die Schneideelement in Abhängigkeit von der Eindringtiefe des Pfahls 2 bzw. Objekts durch den korrespondierenden Absorptionsbereich 22 geführt und zerschneidet diesen oder reißen diesen auf. Die Absorptionsbereiche 22 können hierbei Sollbruchlinien 12.3, 12.4 aufweisen, welche von den Schneideelementen zerschnitten oder aufgerissen werden. Die Schneideelemente können in einer bevorzugten Ausführung hakenförmig ausgebildet werden, so dass die Schneideelemente in die Innenseiten der Längsträger 12A, 12B eingreifen können.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen weist das erfindungsgemäße Fahrzeug 10 zwei Längsträger 12A, 12B auf, welche ähnlich ausgeführte Sollbruchlinien 12.3, 12.4 und Absorptionsbereiche 22 aufweisen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass ein Längsträger 12A, 12B einen abziehbaren Bereich 12.6 und der andere Längsträger 12A, 12B auftrennbare Sollbruchlinien 12.3 aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Pfahl
- 10
- Crashstruktur
- 12A, 12B
- Längsträger
- 12.1, 12.2
- Anbindungspunkt
- 12.3, 12.4
- Sollbruchlinie
- 12.6
- abziehbarer Bereich
- 20A, 20B
- Energieabsorptionsvorrichtung
- 22
- Absorptionsbereich
- 24
- seilartige Struktur
- 24A
- Seil
- 24.1, 24.2
- Seilende
- 24.3, 24.4
- Schenkel
- 24.5
- Verbindungsbereich
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- a
- deformierter Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0234003 B1 [0003]
- DE 102015213870 [0004]
