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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieabsorptionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel einem Personenkraftfahrzeug oder einem Lastkraftwagen, mit einer Deformationsstruktur zur Befestigung an einem Karosserieträger.
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Ein bekannter Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs hat beispielsweise einen Stoßfängerquerträger, der an vorderen Enden von Längsträgern befestigt ist, und eine Stoßfängerverkleidung, wobei zwischen der Stoßfängerverkleidung und dem Stoßfängerquerträger zum Schutz von Fußgängern ein weicher, auf einem vergleichsweise niedrigen Lastniveau verformbarer Schaum angeordnet ist. Der weiche Schaum ist aufgrund eines Fußgängerschutzes angeordnet, um einen Fußgänger gegebenenfalls vor einer direkten unmittelbaren Kollision mit einer harten, steifen Struktur des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise dem Stoßfängerquerträger, zu schützen.
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Des Weiteren gibt es ein Erfordernis, dass in einem sehr niedrigen Geschwindigkeitsbereich von bis zu beispielsweise 4 km/h, in dem der Fußgängerschutz aufgrund der geringen Geschwindigkeit nicht relevant ist, das Kraftfahrzeug bei einer Kollision schadensfrei bleibt. Hierfür sollte eine Eindringtiefe eines Kollisionsgegners möglichst gering sein.
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Darüber hinaus gibt es bei einer etwas höheren Geschwindigkeit, die ebenfalls noch nicht für den Fußgängerschutz relevant ist, das Erfordernis, dass ein Schaden bei einer Kollision möglichst klein ist und beispielsweise eine Kühlerstruktur, die sich in dem Vorderwagenbereich befindet, nicht beschädigt wird. Hierfür wäre hilfreich, wenn die Struktur, die sich vor dem Stoßfängerquerträger befindet, bereits hinreichende Absorptionsfähigkeit von Kollisionsenergie aufweist. Hierfür sollte eine Eindringtiefe eines Kollisionsgegners ebenfalls möglichst gering sein.
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Hierfür ist aus der
DE 102016204264 A1 eine Deformationsstruktur bekannt, die abhängig von einem Kolliionsimpuls auf unterschiedlichen Kraftniveaus verformbar ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieabsorptionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowei ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Eneergieabsorptionsvorrichtung zu schaffen, wobei die Energieabsportionsvorrichtung effizient an einem Karosserieträger montierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Energieabsorptionsvorrichtung gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die Merkmale von Patentanspruch 9 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Energieabsorptionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug eine Deformationsstruktur und einen Deformationsstrukturhalter zur Befestigung der Deformationsstruktur an einem Karosserieträger. Die Deformationsstruktur und das Befestigungsmittel sind zum gegenseitgen Eingriff ausgebildet. Der Eingriff kann formschlüssig und/ oder reibschlüssig ausgebildet sein. Der Eingriff erfolgt quer, insbesondere senkrecht, zu einer Deformationsrichtung der Deformationsstruktur. Die Deformationsrichtung verläuft bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu dem Karosserieträger und beispielsweise parallel zu einer Fahrzeuglängsachse (x-Achse). Somit erfolgt der Eingriff im Wesentlichen parallel zu einer Fläche des Karosserieträgers, an der die Deformationsstruktur befestigt ist. Der Karosserieträger kann ein Stoßfängerquerträger sein, so dass der Eingriff im Wesentlichen parallel zu einer Ebene erfolgt, die senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verläuft, d.h. parallel zu einer Fahrzeugquerachse und einer Fahrzeughochachse (yz-Ebene).
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Bevorzugt ist der Deformationsstrukturhalter an dem Karosserieträger montierbar. Er kann beispeilsweise mittels Schrauben oder Nieten an dem Karosserieträger montierbar sein.
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Der Karosserieträger ist bevorzugt ein Hohlträger. Von dem Hohlträger kann sich ein Befestigungsflansch erstrecken, an dem der Deformationsstrukturhalter montierbar ist. Der Karosserieträger kann ferner mehrere Befestigungsflansche aufweisen, die sich beispielsweise in entgegengesetzte Richtungen von dem Karosserieträger erstrecken. Zum Beispiel kann sich ein Befestigungsflansch von dem Karosserieträger nach oben erstrecken und ein zweiter Befestigungsflansch kann sich von dem Karosserieträger nach unten erstrecken.
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Der Befestigungsflansch hat den Vorteil, dass beispielswiese ein Hohlprofil des Karosserieträgers nicht durch Montagebohrungen geschwächt werden muss. Stattdassen können die Montagebohrungen in dem Befestigungsflansch eingebracht werden.
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Bevorzugt hat der Deformationsstrukturhalter Eingriffsnasen zum Eingriff in entsprechende Eingriffsöffnungen der Deformationsstruktur aufweist.
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Die Eingriffsnasen und die Eingriffsöffnungen bilden bevorzugt eine Presspassung aus.
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Hierdurch ist sichergestellt, dass der Eingriff spielfrei ist, wobei Klappergeräusche vermieden werden können.
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Die Eingriffsnasen können hierbei einen Anschlag, z.B. eine Schulter, aufweisen, der eine Einpresslänge vorgibt. Hierdurch die Position des Deformationsstrukturhalters besser definiert und dessen Montage am Karosseriequerträger vereinfacht.
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Die Eingriffsnasen können die Form eines, insbesondere gleichschenkligen, Trapezes aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Deformationsstrukturhalter eine Platte, beispielsweise aus einem Blech, z.B. einem Stahlblech oder einem Aluminiumblech. Die Platte kann durch Umformen und Stanzen in die gewünschte endgültige Form gepracht werden. Insbesondere können die Befestigungsnasen durch Stanzen und Umformen der Platte ausgebildet sein.
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Hierdurch kann der Deformationsstrukturhalter kostengünstig hergestellt werden, da ein derartige Platte kostengünstig in großer Stückzahl herstellbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung kann die Deformationsstruktur zumindest aus einem Strangpressprofil gebildet sein.
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Vorteilhaft greift der Deformationsstrukturhalter in einen Hohlraum der Deformationsstruktur ein. Der Hohlraum kann eine Hohlkammer der Deformationsstruktur sein.
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Vorteilhaft sind zwei Deformationsstrukturhalter vorgesehen sind, die von gegenüberliegenden Seiten in Eingriff mit der Deformationsstruktur sind.
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Hierdurch kann die Deformtionsstruktur besonders gut gehaltert werden.
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Vorteilhaft ist das Befestigungsmittel eine, insbesondere umgeformte und gestanzte, Platte ist. Die Platte ist insbesondere ein Blech.
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Eine derartige Platte ist kostengünstig in großer Stückzahl herstellbar.
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Bevorzugt ist die Deformationsstruktur zumindest aus einem Strangpressprofil gebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Deformationsstruktur abhängig von einem Kollisionsimpuls schaltbar bei unterschiedlichen Kraftniveaus verformbar.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat die Deformationsstruktur zumindest eine erste Lage und eine zweite Lage, die in Deformationsrichtung bzw. Lastrichtung zueinander beabstandet und zueinander verlagerbar angeordnet sind. Die erste Lage und die zweite Lage weisen komplementäre Vorsprünge und Vertiefungen auf, die derart ausgebildet sind, dass die Vorsprünge der ersten Lage und die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage und die Vertiefungen der ersten Lage ineinander eintauchbar sind. Die erste Lage und die zweite Lage sind über eine Deformationssteuereinrichtung derart miteinander verbunden, dass bei einem hohen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage in die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage in die Vertiefungen der ersten Lage eintauchen, so dass eine Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig niedrigen Kraftniveau erfolgt, und dass bei einem niedrigen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage auf die Vorsprünge der zweiten Lage treffen, so dass eine weitere Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig hohen Kraftniveau erfolgt bzw. eine größere Kraft durch die Deformationsstruktur übertragbar ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenen Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftwagen, mit einer erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung, wobei die Deformationsstruktur zwischen einem Fahrzeugaußenhautelement, insbesondere einer Stoßfängerverkleidung, und dem Karosserieträger, insbesondere einem Stoßfängerquerträger, angeordnet ist und das Befestigungsmittel an dem Karosserieträger montiert ist.
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Vorstehend aufgeführte Weiterbildungen der Erfindung können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.
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Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figuren.
- 1 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht eine Energieabsorptionsvorrichtung eines Fahrzeugbugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht einen Stoßfängerquerträger.
- 3 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht von vorne eine Deformationsstruktur mit einer Deformationsstrukturhalterung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 4 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht von hinten eine Deformationsstruktur mit einer Deformationsstrukturhalterung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine Deformationsstrukturhalterung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 6 zeigt schematisch in einer Seitenansicht eine unterste Lage einer Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Energieabsorptionsvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwischen einer Stoßfängerverkleidung (nicht gezeigt) und einem vorderen Stoßfängerquerträger 40 eines Personenkraftfahrzeugs angeordnet. Die Energieabsorptionsvorrichtung 1 weist zumindest zwei Paare von einem Kollisionsimpuls abhängig schaltbare, mechanische Deformationsstrukturen 10 auf (ein Paar ist in 1 gezeigt), die jeweils über einen Deformationsstrukturhalter 60 mittels Schrauben an dem Stoßfängerquerträger 40 montiert sind. Zusätzlich ist an Bereichen des Stoßfängerquerträgers 40, an dem keine Deformationsstrukturen 10 vorhanden sind, ein Fußgängerschutzschaum 20 angeordnet. Der Fußgängerschutzschaum 20 dient ferner als Halter für einen bekannten Schlauch eines bekannten Kollisionserfassungssensors 21. Der Fußgängerschutzschaum 20 verläuft insbesondere auch zwischen den beiden Deformationsstrukturen 10 jedes Paars Deformationsstrukturen 10.
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Der Stoßfängerquerträger 40, der in 2 ohne Energieabsorptionsvorrichtung 1 gezeigt ist, ist ein Hohlträger aus Aluminium oder Stahl. An dem Hohlträger sind integral Befestigungsflansche 41 mit Befestigungslöchern 43 ausgebildet, die sich nach oben bzw. nach unten erstrecken. Durch die Befestigungsflansche 41 wird die Anlagefläche der Deformationsstruktur 10 and dem Stoßfängerquerträger 40 in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung) vergrößert. Es sind keine Befestigungslöcher im Bereich des Hohlprofils des Hohlträgers erforderlich, die den Hohlträger schwächen würden. Der Stoßfängerquerträger 40 ist ferner über zwei Crashboxen 45 mit Motorträgern des Karftfahrzeugs verbunden.
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In 3 und 4 ist ein Paar Deformationsstrukturen 10 mit Deformationsstrukturhaltern 60 als Montagebaugruppe zur Montage an den Befestigungsflanschen 41 über Schrauben oder dergleichen perspektivisch von vorne (3) und von hinten (4) gezeigt.
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Wie in 5 gezeigt ist, besteht der Deformationsstrukturhalter 60 aus einer Platte, zum Beispiel aus einem Aluminiumblech, mit daran ausgebildeten Befestigungsnasen 61. Die Befestigungsnasen 61 haben in der Draufsicht die Gestalt eines gleichschenkligen Trapezes mit einer daran anschließenden Schulter 65. Jede Befestigungsnase 61 sind zum Einpressen in jeweils eine Hohlkammer 11 einer untersten bzw. hintersten Lage der Deformationsstruktur 10 vorgesehen, wie in 6 gezeigt ist. Die trapzeförmige Gestalt der Befestigungsnase 61 erleichtert bei einer Montage eine Einführung der Bestigungsnase 61 in die Hohlkammer 11. Die Bestigungsnase 61 is in Richtung der Schulter 65 mit einem Übermaß versehen und wird unter Materialverdrängung bis zur Schulter 65 in die Hohlkammer 11 eingepresst. Die Schulter 65 gewärleistet eine genaue Positionierung des Deformationsstrukturhalters 60. Ein Deformationsstrukturhalter 60 für das Paar Deformationsstrukturen 10 besteht aus einem mittleren Deformationsstrukturhalter 601, einem oberen Deformationsstrukturhalter 602 und einem unteren Deformationsstrukturhalter 603. Der mittlere Deformationsstrukturhalter 601 hat jeweils zwei Bestigungsnasen 61 zum Eingriff mit einer oberen Deformationsstruktur 10 und einer unteren Deformationsstruktur 10. Der obere Deformationsstrukturhalter 602 ist zum Eingriff mit der oberen Deformationsstruktur 10 ausgebildet. Der untere Deformationsstrukturhalter 603 ist zum Eingriff mit der unteren Deformationsstruktur 10 ausgebildet. Somit wird die obere Deformationsstruktur 10 von dem mittleren Deformationsstrukturhalter 601 und dem oberen Deformationsstrukturhalter 602 von gegenüberliegenden Seiten gehalten und wird die untere Deformationsstruktur 10 von dem mittleren Deformationsstrukturhalter 601 und dem unteren Deformationsstrukturhalter 603 von gegenüberliegenden Seiten gehalten. Die obere Deformationsstruktur 10 und die untere Deformationsstruktur 10 werden derart gehalten, dass sie beabstandet voneinander sind.
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Der mittlere Deformationsstrukturhalter 601 wird durch Stanzen und Umformen der Bestigungsnasen in einem Stück einfach hergestellt und ist spiegelsymmetrisch ausgebildet. Der obere Deformationsstrukturhalter 602 und der untere Deformationsstrukturhalter 603 werden durch mittiges Auseinanderschneiden eines mittleren Deformationsstrukturhalters entlang der Symmetrielinie (siehe gestrichelte Linie in 5) hergestellt. Somit ist lediglich ein einziges Stanz- und Umformwerkzeug für die drei Deformationsstrukturhalter 601, 602, 603 erforderlich.
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Die Befestigungsnasen 61 greifen im montierten Zustand der Deformationsstruktur 10 an dem Stoßfängerquerträger 40 parallel zu einer Vorderfläche des Stoßfängerquerträgers 40 mit den ensprechenden Hohlkammern 11 der Deformationsstruktur 10 ein. Eine Deformationsrichtung der Deformationsstruktur 10 ist senkrecht zur der Vorderfläche des Stoßfängerquerträgers 40 bzw. im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung ausgebildet, welche die Hauptkollisionsrichtung ist. Die mehreren Lagen der Deformationsstruktur 10 sind bevorzugt aus Aluminiumstrangressprofilen gefertigt, die auf die gewünschte Länge abgeschnitten werden. Die untereste Lage der Deformationsstruktur 10 ist mit dem Deformationsstrukturhalter 60 in Eingriff.
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Die Deformationsstruktur 10 mit den mehreren Lage ist derart ausgebildet, dass sie abhängig von einem Kollisionsimpuls bei unterschiedlichen Kraftniveaus verformbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016204264 A1 [0005]
