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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Crashstrukturelement zur Verbesserung der Crash-Sicherheit bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Kraftfahrzeug-Vorderachsträger, an dem ein derartiges Crashstrukturelement auskragend befestigt ist, sowie ein Kraftfahrzeug, das mit einem derartigen Kraftfahrzeug-Vorderachsträger ausgestattet ist.
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Beispielsweise aus der
DE 10 2015 110 436 B3 ist ein Crashstrukturelement bekannt, das zur Verbesserung des Insassenschutzes bei einem Kraftfahrzeug im Falle eines Crashs bzw. einer Kollision dient. Der Crashstrukturelement ist fest und starr am Vorderachsträger befestigt und soll insbesondere im Fall eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis mit geringer Überdeckung (was auch als Small-Overlap-Lastfall bezeichnet wird) von beispielsweise 25 % dafür sorgen, dass das betreffende Vorderrad nicht in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs gedrückt wird, sondern außerhalb der Fahrgastzelle bleibt. In anderen Worten soll bei einem derartigen Zusammenstoß das Kraftfahrzeug über das Crashstrukturelement und den Vorderachsträger derart vom Hindernis weggeschoben werden, dass das Vorderrad nicht in den Innenraum bzw. die Fahrgastzelle geschoben wird. Um beispielsweise in einem solchen Small-Overlap-Lastfall genug Widerstand bieten zu können, ist das Crashstrukturelement als massives Stahlbauteil mit entsprechender Masse ausgeführt. Um im Small-Overlap--Lastfall möglichst schnell wirken zu können, ist das Crashstrukturelement am vorderen Ende des Vorderachsträgers auskragend befestigt und ziumindest annähernd keilförmig ausgebildet. Im normalen Fahrbetrieb jedoch kann das Crashstrukturelement zu Schwingungen angeregt werden, was aufgrund der auskragenden Masse auf den Vorderachsträger und damit auf die gesamte Karosserie des Fahrzeugs zurückwirken kann. Dies führt zu einer Verschlechterung der Akustik des Fahrzeugs und damit auch des Fahrkomforts.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schwingungen im Bereich des Vorderachsträgers und des Crashstrukturelements sowie der Fahrzeugkarosserie zu reduzieren und die Fahrkomfort-Eigenschaften des betreffenden Kraftfahrzeugs zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Crashstrukturelement zur Verbesserung der Crash-Sicherheit bei einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1, einem mit einem solchen Crashstrukturelement ausgestatteten Kraftfahrzeug-Vorderachsträger sowie mit einem damit ausgerüsteten Kraftfahrzeug. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass vorliegend zwar von einem Vorderachsträger gesprochen wird, an welchem das Crashstrukturelement befestigt oder befestigbar ist, dass aber auch ein anderer Bestandteil der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs als Träger für das Crashstrukturelement vorgesehen sein kann. Insofern ist der Begriff „Vorderachsträger“ sehr weitläufig zu verstehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Crashstrukturelement zur Verbesserung der Crash-Sicherheit bei einem Kraftfahrzeug, das am Vorderachsträger des Kraftfahrzeugs auskragend befestigbar oder befestigt ist, dadurch aus, dass das Crashstrukturelement mit einem elastischen Element versehen ist, das in einem für die Verbindung mit dem Vorderachsträger vorgesehenen Bereich so angebracht ist, dass es das Crashstrukturelement bezüglich Schwingungen des Vorderachsträgers oder am/im Vorderachsträger dynamisch entkoppelt. Dies bietet den Vorteil, dass die im oder am Crashstrukturelement gegebenenfalls auftretenden Schwingungen bzw. Vibrationen nicht auf den Vorderachsträger und damit auch nicht auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden. Daher stören einen Fahrgast im betreffenden Kraftfahrzeug keine Schwingungen, und der Fahrkomfort für einen solchen Fahrgast wird gesteigert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Crashstrukturelement dadurch hergestellt bzw. solchermaßen am Fahrzeug-Vorderachsträger befestigt sein, dass das elastische Element in einem Durchgangsloch des Crashstrukturelements befestigt und von einer Schraube zum Anschrauben des Crashstrukturelements am Vorderachsträger durchsetzt ist. Diese Art der Herstellung ist kostengünstig und sehr effizient in der Verhinderung der Übertragung von Schwingungen vom Crashstrukturelement auf den Vorderachsträger, an dem es befestigt ist.
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Es kann von Vorteil bei der Herstellung sein, wenn das elastische Element in das Crashstrukturelement eingepresst oder einvulkanisiert ist, da sich hierdurch ein erfindungsgemäßes Crashstrukturelement einfach und kostengünstig sowie dauerhaft herstellen lässt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das elastische Element aus einem Elastomer wie Naturkautschuk oder einem Synthesekautschuk, wie insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Fluor-Kautschuk oder Silikon-Kautschuk, hergestellt bzw. es kann das genannte elastische Element aus einem dieser Materialien bestehen. Diese Materialien sind einerseits kostengünstig in der Herstellung und Verwendung und sind andererseits sehr gut erprobt und bereiten somit keine Schwierigkeiten in der Anwendung.
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Falls das elastische Element eine Shore-Härte von 30 bis 90, vorzugsweise von 40 bis 80 und insbesondere 50 bis 70, aufweist, kann es perfekt für die erforderliche Verhinderung der Übertragung von Schwingungen ausgelegt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Anordnung und die Ausgestaltung des elastischen Elements so beschaffen, dass das elastische Element als Schwingungsdämpfer für Schwingungen des Vorderachsträgers wirkt. Dies bietet den Vorteil, dass das erfindungsgemäß verwendete elastische Element einen Doppelnutzen aufweist, indem es nicht nur eine Übertragung von Schwingungen des Crashstrukturelements auf den Vorderachsträger verhindert, sondern auch gleichzeitig Schwingungen des Vorderachsträgers, die aus anderen Quellen stammen, abmildert bzw. dämpft und dadurch den Fahrkomfort eines Fahrgasts weiter steigern kann. Durch geeignetes Auslegen bzw. Spezifizieren des elastischen Elements kann sogar erreicht werden, dass das elastische Element als Vibrationstilger für Schwingungen des Vorderachsträgers wirkt.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Vorderachsträger, an dem ein Crashstrukturelement mit allen oder einem Teil der vorstehend erläuterten Spezifikationen auskragend befestigt ist und der die gleichen Vorteile aufweist wie das Crashstrukturelement selbst, die daher nicht erneut beschrieben werden.
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Außerdem wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug, das mit einem vorstehend beschriebenen Kraftfahrzeug-Vorderachsträger ausgestattet ist und die gleichen Vorteile besitzt wie der Kraftfahrzeug-Vorderachsträger, weshalb die Vorteile nicht erneut beschrieben werden.
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Einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in perspektivischer Ansicht von unten eine erste Ausführungsform von zwei erfindungsgemäßen Crashstrukturelementen, die an den entsprechenden Stellen der Vorderachsträger befestigt sind,
- 2 in Draufsicht einen Bruchteil eines Fahrzeug-Vorderachsträgers, an dem eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Crashstrukturelements befestigt ist, und
- 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie A-A von 2.
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1 zeigt von unten perspektivisch den vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs 10 und illustriert, an welchem Ort des Kraftfahrzeugs 10 ein erfindungsgemäßes Crashstrukturelement 20 sowie der erfindungsgemäße Vorderachsträger 40 angeordnet sind. An einem linken und einem rechten Frontabschnitt des Vorderachsträgers 40 ist jeweils eine Konsole 41 vorgesehen, an der eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Crashstrukturelements 20 mittels Schrauben 42 (vergleiche 3) befestigt ist, wobei in 1 nur die Schraubenmuttern 43 schematisch angedeutet sind. Wie in 1 gezeigt, ragt das annähernd keilförmige Crashstrukturelement 20 weit aus der jeweiligen Konsole 41 des Vorderachsträgers 40 hervor und ist somit auskragend an diesem gelagert.
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In 2 ist in Draufsicht eine andere, zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Crashstrukturelements 20 (dessen Bauform sich von der in 1 gezeigten Bauform unterscheidet) und des darunter befindlichen Teils der Konsole 41 des Vorderachsträgers 40 dargestellt, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber der andere Teil der Konsole 41 weggelassen ist, da er den Crashstrukturelement 20 verdecken würde. 3 zeigt diese Anordnung im Querschnitt längs der Linie A-A in 2, wobei hier sowohl der obere als auch der untere Teil der Konsole 41 dargestellt ist. Die Schnittlinie A-A durchsetzt zwei der drei in 2 dargestellten Verschraubungsstellen des Crashstrukturelements 20 mit dem Vorderachsträger 40 bzw. der Konsole 41.
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Wie aus den 2 und 3 ersichtlich, ist das Crashstrukturelement 20 in die taschenartig ausgebildete Konsole 41 des Vorderachsträgers 40 eingesetzt. Jede Schraube 42 durchsetzt die Konsole 41 sowie eine innere Stahlbuchse 24, welche ein das Crashstrukturelement 20 durchsetzendes Durchgangsloch 22 durchdringt, und weist an ihrem hier oben dargestellten Ende einen Schraubenkopf 44 auf. Das andere Ende jeder Schraube 42 ragt unten aus der Konsole 41 heraus und trägt eine Schraubenmutter 43. In jedem Durchgangsloch 22 ist ein elastisches Element 30 - beispielsweise durch Einpressen oder Einvulkanisieren - vorgesehen, welches von der inneren Stahlbuchse 24 durchdrungen ist und im Übrigen das Durchgangsloch 22 ausfüllt. Das elastische Element 30 ist beispielsweise aus einem Elastomer gebildet. Beispiele für ein solches Elastomer sind Naturkautschuk oder Synthesekautschuk, wie insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Fluor- Kautschuk und Silikon-Kautschuk. Das elastische Element weist eine Shore-Härte von 30 bis 90, vorzugsweise von 40 bis 80 und insbesondere 50 bis 70 auf.
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Wie insbesondere aus 3 ersichtlich, werden beim Anziehen der Schraubenmuttern 43 die beiden inneren Stahlbuchsen 24 durch den oberen und den unteren Teil der Konsole 41 geklemmt. Der Crashstrukturelement 20 wird jedoch nicht geklemmt, sondern kann bezüglich des Vorderachsträgers 40 bzw. bezüglich dessen Konsole 41 bspw. geringfügige Schwingbewegungen ausführen. Das elastische Element 30 verhindert dabei, dass die Schwingungen des Crashstrukturelements 20 auf die Konsole 41 und damit den Vorderachsträger 40 bzw. das gesamte Kraftfahrzeug 10 übertragen werden. In anderen Worten ist der Crashstrukturelement 20 hierdurch dynamisch entkoppelt vom Vorderachsträger 40.
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Durch geeignete Auswahl bzw. Auslegung des elastischen Elements 30 in Relation zur - großen - Masse des Crashstrukturelements 20 kann erreicht werden, dass nicht nur keine Schwingungen vom Crashstrukturelement 20 auf den Vorderachsträger 40 übertragen werden, sondern dass Schwingungen des Vorderachsträgers 40, die aus anderen Schwingungsquellen herrühren, gedämpft werden. Im optimalen Fall kann sogar erreicht werden, dass das Crashstrukturelement 20 mit dem elastischen Element 30 derartige Schwingungen komplett auslöscht und somit als Tilger wirkt. In anderen Worten weist das Crashstrukturelement 20 somit einen Doppelnutzen auf, und es braucht kein weiteres Element mit großer Masse zur Schwingungsdämpfung bzw. Tilgung vorgesehen zu werden. Daher ist es beispielsweise auch möglich, andere Komponenten, die zur Schwingungsdämpfung und/oder -Tilgung verwendet werden, leichter auszulegen und somit eine Gewichtsreduzierung bzw. eine Leichtbauoptimierung zu erzielen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine Verschiebung der Frequenzen der Schwingungen dahingehend zu bewirken, dass die resultierenden Schwingungen von Fahrgästen des entsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeugs als weniger störend empfunden werden.
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Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Crashstrukturelement 20 mit dem elastischen Element 30 als eigene Bauteilgruppe - unabhängig von einer spezifischen Ausgestaltung eines Vorderachsträgers - ausgestaltet sein und daher auch als Zubehörteil bzw. Nachrüstungskomponente für bereits bestehende Kraftfahrzeuge verwendet werden kann. Dies ist insbesondere dort von Vorteil, wo derartige Crashstrukturelemente (noch) nicht zur Grundausstattung eines Kraftfahrzeugs gehören. Außerdem kann ein erfindungsgemäßes Crashstrukturelement inklusive elastischer Anbindung auch als Sonderzubehör für gesteigerte Komfort- und Akustikeigenschaften eines Kraftfahrzeugs angeboten werden.
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Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen bzw. Varianten beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Art und Ausgestaltung der einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Crashstrukturelements einerseits als auch des erfindungsgemäßen Vorderachsträgers andererseits sowie deren räumliche Anordnung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können. Von derartigen, in Kombination beschriebenen, Merkmalen einzelner Ausführungsformen müssen außerdem nicht notwendigerweise immer alle Merkmale in einer betreffenden Ausführungsform realisiert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015110436 B3 [0002]
