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Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display für ein Fahrzeug mit einem in Fahrtrichtung gesehen vor einem Modulquerträger angeordnetem Gehäuse. Ferner betrifft die Erfindung einen Modulquerträger für ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Head-up-Display.
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Ein gattungsbildendes Head-up-Display (HUD) für ein Fahrzeug ist aus der
DE 10 2005 031 357 A1 bekannt. Dieses Head-up-Display ist in einem Zwischenraum zwischen einem Querträger und einem an der Unterkante der Windschutzscheibe verlaufenden Träger angeordnet, wobei neben dem Head-up-Display weitere Komponenten, wie insbesondere eine Instrumententafel mit dem Querträger verbunden sind.
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Eine neue Generation von Head-up-Displays werden sogenannte „augmented realitiy“-Inhalte darstellen können. Hierzu wird ein großes virtuelles Bild mit großer Bilddistanz erzeugt. Solche Head-up-Displays weisen jedoch ein großes Bauvolumen, eine große Masse und eine große Steifigkeit auf und erhalten dadurch eine große Relevanz bei Frontalkollisionen hinsichtlich der Möglichkeit in Richtung des Innenraums zu intrudieren und werden dabei als Blockbildner wirksam.
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Aus der
DE 10 2014 019 023 A1 ist ein Modulquerträger mit einem Head-up-Display bekannt, wobei das Gehäuse des Head-up-Displays in die Struktur des Modulquerträgers integriert ist. So wird bspw. vorgeschlagen, das Gehäuse des Head-up-Displays als Konsole auszubilden, welches an dem Modulquerträger angespritzt und/oder eingegossen wird.
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Die
WO 2015/146261 A1 beschreibt eine Befestigungsstruktur für ein in einer Instrumententafel eines Fahrzeugs angeordnetes Head-up-Display. Unter einem in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Modulquerträger ist eine Lenksäulenbefestigung angeordnet, die mit dem Head-up-Display derart verbunden ist, dass bei einem Frontalcrash des Fahrzeugs das Head-up-Display nach oben verschoben wird.
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Eine Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Fahrzeugen besteht gemäß der
DE 199 59 701 A1 aus einem in Blechbauweise hergestellten Kastenprofil, welches in Einleitungsrichtung einer aufzunehmenden Kraft mit einer derartigen konischen Erweiterung ausgebildet ist, dass sich bei einem Zusammendrücken durch die aufzunehmenden Kraft das deformierte Material im Wesentlichen innerhalb des Querschnitts der verbleibenden Deformationslänge des Kastenprofil faltenartig angehäuft. Damit soll bei einem Fahrzeugaufprall eine hohe Energieabsorption mit gleichmäßigem Kraftniveau bei weitgehender Vermeidung einer Blockbildung bei der Deformation erreicht und die verbleibende Blocklänge nach einer maximalen Deformation des Kastenprofils gegenüber einer quaderförmigen Ausführung erheblich reduziert werden. Zur Faltenbildung ist das Kastenprofil mit Sicken ausgebildet, durch deren Anordnung und Ausbildung die Faltungsart bei der Deformation vorgegeben wird. Hierbei sind diese Sicken derart ausgeführt, dass bis zur Blockbildung eine maximale Kraft durch das Kastenprofil aufgenommen werden kann.
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Die
DE 10 2010 026 907 A1 beschreibt den Vorgang einer Blockbildung im Zusammenhang einem an einer Brennkraftmaschine frontseitig angeordneten Ladeluftkühler, so dass diese beiden Komponenten eine bauliche Einheit mit einer Blocklänge in Fahrzeuglängsrichtung bilden. Bei einem Frontalaufprall wird im zeitlichen Verlauf diese Baueinheit auf eine Stirnwand des Fahrzeugs geschoben, womit gleichzeitig eine Deformation des Ladeluftkühlers unter Aufnahme von Aufprallenergie beginnt, welche in ihrer Höhe der konstruktiv vorgegebene Verformungsenergie des Ladeluftkühlers entspricht. In dieser letzten Phase des Frontalaufpralls wird der Ladeluftkühler vollständig deformiert und erreicht zusammen mit der Brennkraftmaschine eine Blocklänge, die einer Blocklänge bei einem herkömmlichen Fahrzeug entspricht, bei welchem der Ladeluftkühler im Frontbereich vor einem Wasserkühler angeordnet ist.
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Ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Formbauteilen für Fahrzeugkomponenten ist aus der
DE 10 2010 004 823 A1 bekannt, mit welchem Formbauteile mit Zonen höherer Duktilität herstellbar sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein in Fahrtrichtung gesehen vor einem Modulquerträger eines Fahrzeugs angeordnetes Head-up-Display der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem unter der Wirkung einer Frontalkollision eine Blockbildung durch das Head-up-Display verhindert wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung einen Modulquerträger für ein Fahrzeug mit einem solchen Head-up-Display zu schaffen.
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Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Head-up-Display mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Ein solches Head-up-Display für ein Fahrzeug mit einem in Fahrtrichtung gesehen vor einem Modulquerträger angeordneten Gehäuse zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- - das Gehäuse einen Gehäuseabschnitt mit einem Deformationsprofil aufweist,
- - das Deformationsprofil bei einer durch eine Frontalkollision erzeugten Kraftbeaufschlagung bis zu einer Blocklänge in Fahrzeuglängsrichtung deformierbar ausgebildet ist, und
- - im Gehäuse im Bereich des Gehäuseabschnittes keine blockbildende Bauteile angeordnet sind.
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Damit wird ein Gehäuse für ein Head-up-Display geschaffen, welches sich bei einer Frontalkollision nachgiebig verhält und durch die von der Frontalkollision initiierte Kraftbeaufschlagung definiert bis zur Blocklänge verformt. Damit wird eine Blockbildung durch das Head-up-Display vermieden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Deformationsprofil durch Faltenbildung deformierbar ausgebildet. Bei einer Frontalkollision bilden sich im Gehäuseabschnitt durch Stauchung in Fahrzeuglängsrichtung Falten, wodurch Crashenergie abgebaut bzw. absorbiert wird.
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Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäuseabschnitt aus einem ersten Werkstoff und der Bereich des Gehäuses außerhalb des Gehäuseabschnittes aus einem von dem ersten Werkstoff sich unterscheidenden zweiten Werkstoff bestehen, wobei die Nachgiebigkeitsgrenze des ersten Werkstoffes kleiner als diejenige des zweiten Werkstoffes ist. Damit wird bei einer Kraftbeaufschlagung aufgrund einer Frontalkollision zunächst der Gehäuseabschnitt mit dem Deformationsprofil deformiert, da die Nachgiebigkeitsgrenze von dessen Werkstoff zuerst überschritten wird und zu einer plastischen Verformung oder Zerstörung des Deformationsprofils führt.
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Eine Nachgiebigkeitsgrenze gibt eine maximale elastische Längenänderung an, wobei eine darüber hinausgehende Längenänderung zu einer plastischen Verformung oder Zerstörung des Werkstoffes führt.
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Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch einen Modulquerträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4.
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Ein solcher Modulquerträger für ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Head-up-Display zeichnet sich dadurch aus, dass
- - das Head-up-Display mit dem Gehäuse in Fahrtrichtung gesehen vor dem Modulquerträger angeordnet ist,
- - das Head-up-Display über das Gehäuse mit dem Modulquerträger derart verbunden ist, dass bei einer durch eine Frontalkollision erzeugten Kraftbeaufschlagung das Head-up-Display gegen den Modulquerträger verschiebbar ist, und
- - das Deformationsprofil des Gehäuseabschnittes des gegen den Modulquerträger verschobenen Gehäuses des Head-up-Displays auf seine Blocklänge deformierbar ist.
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Im Falle einer Frontalkollision wird das Head-up-Display mit dem Gehäuse zunächst gegen den Modulquerträger als blockbildende steife Struktur geschoben und bei weiterer Kraftbeaufschlagung definiert auf dessen Blocklänge verformt. Hierbei wird natürlich davon ausgegangen, dass die Nachgiebigkeitsgrenze des Gehäuseabschnittes des Gehäuses kleiner ist als diejenige des Modulquerträgers.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Modulquerträgers mit einem Head-up-Display vor einer Frontalkollision,
- 2 eine schematische Darstellung des Modulquerträgers nach 1 nach Beginn einer Frontalkollision, und
- 3 eine schematische Darstellung des Modulquerträgers nach 2 nach einer Frontalkollision.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Modulquerträger 2 mit einem in Fahrtrichtung V gesehen in einem Abstand a vor demselben angeordneten Head-up-Display 1 mit einem Gehäuse 1.1. Das Gehäuses 1.1 ist kraftschlüssig mit den Modulquerträger 2 verbunden.
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In Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) ist das Gehäuse 1.1 in drei hintereinander angeordneten Bereichen B1, B2 und B3 aufgeteilt, wobei der mittlere Bereich B2 mit einem als Deformationsprofil 1.11 ausgebildeten Gehäuseabschnitt 1.10 ausgeführt ist. Dieses Deformationsprofil 1.11 weist die Eigenschaft auf, dass bei einer durch eine Frontalkollision erzeugten Kraftbeaufschlagung der Gehäuseabschnitt 1.10 definiert bis zu einer Blocklänge L in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) deformierbar ist (vgl. 3).
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Wird das Gehäuse 1.1 des Head-up-Displays 1 mit einer durch eine Frontalkollision erzeugte Kraft F gemäß 2 beaufschlagt, wird das Head-up-Display 1 zunächst gegen den Modulquerträger 2 als blockbildende steife Struktur geschoben, deren erzeugte Gegenkraft Fgegen größer als die durch die Frontalkollision erzeugten Kraft F ist. Hierbei ist das Head-up-Display 1 über das Gehäuse 1.1 mit dem Modulquerträger 2 derart verbunden, dass die durch eine Frontalkollision erzeugte Kraft F das Head-up-Display 1 gegen den Modulquerträger 2 verschiebbar ist. In dieser Situation gemäß 2 liegt das Gehäuse 1.1 ohne Abstand a an dem Modulquerträger 2 an.
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Bei weiter wirkender Kraft F wird gemäß 3 das Gehäuse 1.1 des Head-up-Displays 1 bis auf die Blocklänge L in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verkürzt, indem das Deformationsprofil 1.11 des Gehäuseabschnittes 1.10 entsprechend deformiert wird. Hierbei ist die Nachgiebigkeitsgrenze des Gehäuses 1.1 kleiner als die Nachgiebigkeitsgrenze des Modulquerträgers 2. Das Gehäuse 1.1 des Head-up-Displays 1 tritt nicht als Blockbildnern auf. Um diese Eigenschaft zu erhalten, werden in dem Bereich des Gehäuseabschnittes 1.10 keine Bauteile in dem Gehäuse 1.1 angeordnet, die selbst als Blockbildnern wirken könnten.
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Die Deformationsfähigkeit des Deformationsprofils 1.11 des Gehäuseabschnittes 1.10 kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden.
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So ist es möglich, das Deformationsprofil 1.11 durch Faltenbildung deformierbar auszubilden. Bei einer Frontalkollision bilden sich im Gehäuseabschnitt 1.10 durch Stauchung in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) Falten, wodurch Crashenergie abgebaut bzw. absorbiert wird. Zur Unterstützung der Faltenbildung kann das Deformationsprofil 1.1 Sollbiegestellen aufweisen.
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Eine alternative Realisierung der Deformationsfähigkeit des Deformationsprofils 1.11 des Gehäuseabschnittes 1.10 besteht darin, unterschiedliche Werkstoffe einerseits für die Bereiche B1 und B3 und andererseits für den Bereich B2 des Gehäuseabschnittes 1.10 einzusetzen. So wird ein erster Werkstoff für das Deformationsprofil 1.11 des Gehäuseabschnittes 1.10 und ein zweiter Werkstoff für die Bereiche B1 und B3 verwendet, wobei die Nachgiebigkeitsgrenze des ersten Werkstoffes kleiner als diejenige des zweiten Werkstoffes ist. Dies führt dazu dass durch die Kraftbeaufschlagung mittels der Kraft F in der Position des Head-up-Displays 1 gemäß 2 zuerst die Nachgiebigkeitsgrenze des ersten Werkstoffes überschritten wird und dadurch der erste Werkstoff plastisch und damit auch das Deformationsprofil 1.11 plastisch unter Verkürzung des Gehäuses 1.1 in Fahrzeuglängsrichtung auf die Blocklänge L gemäß 3 verformt wird.
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Die beiden zuletzt genannten Maßnahmen können auch kombiniert werden, d. h. zusätzlich zur Faltenbildung des Deformationsprofil 1.11 können auch unterschiedliche Materialien einerseits für den Gehäuseabschnitt 1.10 und andererseits für die Bereiche B1 und B3 verwendet werden.
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Als Werkstoff für das Gehäuse 1.1 und insbesondere für den Gehäuseabschnitt 1.10 können sowohl Metalle, insbesondere Metallbleche aus Stahl oder Aluminium als auch Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe (VKF) eingesetzt werden. Schließlich können auch Hybridwerkstoffe aus Metall und faserverstärkten Kunststoffen eingesetzt werden.
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Gemäß den 1 bis 3 ist der Gehäuseabschnitt 1.10 als Deformationsprofil 1.11 in einem mittleren Bereich B2 des Gehäuses 1.1 realisiert. Natürlich ist auch möglich, den frontseitigen Bereich B1 oder den rückseitigen Bereich B3 des Gehäuses 1 als Gehäuseabschnitt mit einem Deformationsprofil auszubilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Head-up-Display (HUD)
- 1.1
- Gehäuse des Head-up-Displays 1
- 1.10
- Gehäuseabschnitt des Gehäuses 1.1
- 1.11
- Deformationsprofil des Gehäuseabschnittes 1.10
- 2
- Querträger
- F
- Kraft
- Fgegen
- Gegenkraft
- L
- Blocklänge des Gehäuses 1.1
- V
- Fahrtrichtung
