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Im Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen an der Fahrzeugfront und am Fahrzeugheck eine Aufprallschutzvorrichtung vorgesehen ist. Eine solche Aufprallschutzvorrichtung, auch Crashmanagementsystem (CMS) genannt, sieht einen Querträger vor, welcher an seinen beiden Lateralbereichen mit jeweils einer so genannten Crashbox an einem Längsträger der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Eine Crashbox ist dabei ein typischerweise etwa kastenförmiges Bauteil aus Metall als Energieabsorber, welches bei einem Aufprall auf den Querträger durch Verformung Energie aufnimmt, um die kinetische Energie beim Aufprall, die Aufprallenergie, zu absorbieren, damit möglichst wenig der Aufprallenergie in den Fahrzeuginnenraum an die Passagiere weitergeleitet wird.
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Der Querträger ist dabei an die Crashboxen verschweißt, indem eine die jeweilige Crashbox umlaufende Schweißnaht die Crashbox mit dem Querträger verschweißt, um eine hohe Stabilität der Verbindung zwischen der Crashbox und dem Querträger zu erreichen.
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Bei Unfällen mit nicht vollständiger Überdeckung, also bei einem eher seitlichen Aufprall, faltet sich die von der Barriere beaufschlagte Crashbox, während die Crashbox auf der aufprallabgewandten Seite nur wenig oder nicht faltet. Dadurch ergibt sich in einer einfachen Betrachtung eine Rotation um eine Drehachse entlang der Innenseite der aufprallabgewandten Crashbox, infolgedessen die Schweißnähte zwischen dem Querträger und der Außenseite dieser Crashbox auf Zug belastet werden. Diese auf Zug belasteten Schweißnähte können dadurch leichter reißen, so dass nur noch sehr wenig Kraft vom Querträger auf der aufprallabgewandten Seite aufgenommen wird und dort nur noch wenig Aufprallenergie abgebaut wird.
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Es ist die Aufgabe, eine Aufprallschutzvorrichtung zu schaffen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und bei welcher der Verbund zwischen Querträger und Crashbox bei einem Aufprall an allen vier Seiten möglichst lange intakt bleibt, damit möglichst viel Energie auch von der aufprallabgewandten Crashbox aufgenommen werden kann. Dies entlastet auch die Crashbox auf der vom Aufprall beaufschlagten Seite und führt zu einer geringeren Intrusion beim Aufprall, was insgesamt die Sicherheit erhöht.
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Die gattungsbildende
DE 102 39 919 B4 offenbart eine Aufprallschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Querträger, wobei der Querträger zwei gegenüberliegende Lateralbereiche aufweist, wobei der Querträger eine Vorderwand und eine beabstandet dazu angeordnete Rückwand aufweist, wobei zwischen der Vorderwand und der Rückwand eine Mehrzahl von Verbindungswänden angeordnet sind, wobei die Verbindungswände jeweils mit der Vorderwand und mit der Rückwand verbunden ausgebildet sind, wobei zumindest eine der Verbindungswände entlang der Längsrichtung des Querträgers eine Materialschwächung aufweist.
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Die
JP 2018- 111 378 A offenbart eine Aufprallschutzvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Aufprallschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Querträger und mit zwei Crashboxen, wobei der Querträger zwei gegenüberliegende Lateralbereiche aufweist, wobei jeweils eine Crashbox an einem Lateralbereich des Querträgers befestigt angeordnet ist, wobei der Querträger eine Vorderwand und eine beabstandet dazu angeordnete Rückwand aufweist, wobei die Crashboxen an der Rückwand befestigt angeordnet sind, wobei zwischen der Vorderwand und der Rückwand eine Mehrzahl von Verbindungswänden angeordnet sind, wobei die Verbindungswände jeweils mit der Vorderwand und mit der Rückwand verbunden ausgebildet sind, wobei zumindest eine der Verbindungswände oder mehrere der Verbindungswände oder alle Verbindungswände entlang der Längsrichtung des Querträgers eine Materialschwächung aufweist oder aufweisen. Dadurch wird der Querträger in seiner Längsrichtung gezielt geschwächt, so dass er bei einem versetzten Aufprall nicht die Schweißnaht zu der aufprallabgewandten Crashbox schädigt, sondern erst einmal entlang der Materialschwächung zumindest teilweise aufreißt, so dass die Crashbox weiterhin an den Querträger angebunden ist und wirksam Aufprallanergie durch Verformung abbaut.
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Erfindungsgemäß ist die Materialschwächung als zumindest eine Nut und/oder durch mehrere Nuten und eine Bohrung und/oder mehrere Bohrungen und/oder eine Einprägung und/oder mehrere Prägungen ausgebildet. Eine solche Materialschwächung kann sehr gezielt vorgenommen und sehr gut auf den Bedarf abgestimmt werden, indem die Breite und/oder Tiefe von Nuten, Einprägungen und/oder Bohrungen und deren Positionierung gezielt gewählt werden kann. Auch kann durch linienartige Anordnung der Weg der Schwächung vorgezeichnet werden, was den Weg eines etwaigen Aufreißens vorgibt.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn eine oder mehrere Nuten in einer Verbindungswand, in mehreren oder in allen Verbindungswänden ausgebildet ist oder sind. Dadurch kann die Schwächung noch gezielter vorgenommen werden, insbesondere lokal noch gezielter vorgenommen werden.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn bei mehreren Nuten in einer Verbindungswand die Nuten auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungswand angeordnet sind. Dadurch kann ein relativ dünner Materialsteg zwischen den beiden benachbarten Nuten verbleiben, was eine besonders geeignete Materialschwächung darstellt.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn die Nuten auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungswand sich gegenüberliegend angeordnet sind. Auch dadurch kann ein relativ dünner Materialsteg zwischen den beiden benachbarten Nuten verbleiben, was eine besonders geeignete Materialschwächung darstellt.
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Erfindungsgemäß ist eine aus zumindest einer Bohrung und/oder mehrerer Bohrungen und/oder zumindest einer Einprägung und/oder mehrerer Prägungen ausgebildete Materialschwächung derart ausgebildet, dass die Bohrungen und/oder Prägungen beabstandet zueinander und entlang jeweils einer Linie angeordnet sind. Durch eine solche Aneinanderreihung von lokalen Schwächungen durch Prägungen und/oder Bohrungen kann eine definierte Linie einer Schwächung bewirkt werden.
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Erfindungsgemäß sind die Prägungen und/oder Bohrungen entlang einer Nut angeordnet. Dabei wird die Schwächung durch die Nut lokal noch einmal weiter geschwächt durch die Bohrungen und/oder Prägungen, was eine besonders wirksame Materialschwächung bewirkt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Nut im Querschnitt einen rechteckigen, quadratischen, dreieckigen, halbkreisförmigen oder bogenförmigen Querschnitt aufweist. Damit kann aufgrund der Gestalt die Schwächung optimiert werden, insbesondere in Bezug auf die aufzubringende Kraft und/oder lokal.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Querträger als extrudiertes Profil ausgebildet ist. Dadurch kann die Herstellung vereinfacht werden, weil beispielsweise Nuten bereits beim Herstellungsprozess mit eingebracht werden können.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie mit einem Bug und mit einem Heck, wobei zumindest eine erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung am Bug und/oder zumindest eine erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung am Heck vorgesehen ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Aufprallschutzvorrichtung vor und nach einem Aufprall,
- 2 einen Querträger einer Aufprallschutzvorrichtung im Schnitt nach dem Stand der Technik,
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Querträgers einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung im Schnitt,
- 4 eine Teilschnittdarstellung einer Verbindungswand mit einer ersten Ausgestaltung einer Nut,
- 5 eine Teilschnittdarstellung einer Verbindungswand mit einer zweiten Ausgestaltung einer Nut,
- 6 eine Teilschnittdarstellung einer Verbindungswand mit einer dritten Ausgestaltung einer Nut,
- 7 eine Teilschnittdarstellung einer Verbindungswand mit einer vierten Ausgestaltung einer Nut, und
- 8 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Querträgers einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung im Schnitt.
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Die 1 zeigt eine Aufprallschutzvorrichtung 1 nach dem Stand der Technik vor einem Aufprall der Aufprallschutzvorrichtung 1 gegen die Barriere 2 und die Aufprallschutzvorrichtung 1a nach einem Aufprall gegen die Barriere 2.
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Die Aufprallschutzvorrichtung 1, 1a weist einen Querträger 3 auf, welcher an seinen beiden Lateralbereichen 4 mit jeweils einer so genannten Crashbox 5 verbunden ist. Die Verbindung ist dabei so ausgeführt, dass eine Schweißnaht 7 um die Crashbox 5 umlaufend ausgebildet ist, welche die Crashbox 5 mit dem Querträger 3 verbindet.
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Weiterhin ist die jeweilige Crashbox 5 an einem Längsträger 6 einer Fahrzeugkarosserie befestigt.
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Eine Crashbox 5 ist dabei ein etwa kastenförmiges Bauteil aus Metall als Energieabsorber, welches bei einem Aufprall auf den Querträger 3 durch Verformung Energie aufnimmt, um die kinetische Energie beim Aufprall, die Aufprallenergie, zu absorbieren, damit möglichst wenig der Aufprallenergie in den Fahrzeuginnenraum an die Passagiere weitergeleitet wird.
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Die 1 zeigt die Aufprallschutzvorrichtung 1 vor und nach einem Aufprall mit nicht vollständiger Überdeckung, das heißt, dass die Barriere 2 seitlich zu einer Seite versetzt ist und noch seitlich vorsteht. Die wesentliche Kraft auf den Querträger 3 erfolgt ausgehend von der Barriere 2 auf Höhe der linken Crashbox 5, wohingegen die linke Crashbox 5 nur wenig beaufschlagt wird. Daher faltet sich die von der Barriere 2 direkt beaufschlagte Crashbox 5, hier die rechte Crashbox, in 1 oben dargestellt, während die linke Crashbox 5 auf der aufprallabgewandten Seite nur wenig oder nicht faltet. Dadurch ergibt sich in einer einfachen Betrachtung eine Rotation des Querträgers 3 um eine Drehachse 8 entlang der Innenseite der aufprallabgewandten Crashbox 5, infolgedessen die Schweißnähte 7 zwischen dem Querträger 3 und der Außenseite dieser Crashbox 5 auf Zug belastet werden, so dass die auf Zug belasteten Schweißnähte 7 dadurch leichter reißen. Als Resultat folgt, dass danach nur noch sehr wenig Kraft vom Querträger 3 auf der aufprallabgewandten Seite aufgenommen wird und dort nur noch wenig Aufprallenergie abgebaut wird.
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Die 2 zeigt einen Querträger 3 gemäß 1 im Schnitt. Der Querträger 3 weist eine Vorderwand 9 und eine beabstandet dazu angeordnete Rückwand 10 auf, welche in diesem Beispiel etwa parallel zueinander angeordnet sind und im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Die beiden Crashboxen 5 sind an der Rückwand 10 befestigt angeordnet.
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Aus 2 ist zu erkennen, dass zwischen der Vorderwand 9 und der Rückwand 10 eine Mehrzahl von Verbindungswänden 11 angeordnet sind, wobei die Verbindungswände 11 jeweils mit der Vorderwand 9 und mit der Rückwand 10 verbunden ausgebildet sind. Dadurch wird eine stabile Struktur erzeugt. Diese stabile Struktur trägt allerdings auch dazu bei, dass bei dem oben geschilderten Fall die Schweißnähte 7 bei einem Aufprall mit nicht vollständiger Überdeckung reißen können.
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Die erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung 1 ist im Prinzip ähnlich der Aufprallschutzvorrichtung 1 gemäß 1 ausgebildet, wobei der Querträger 23 unterschiedlich ausgebildet ist. Daher wird bezüglich der erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 1 auch Bezug auf 1 und die diesbezügliche Beschreibung genommen.
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Die 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Querträger 23 im Schnitt, wie er beispielhaft in der erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 1 eingesetzt wird.
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Der Querträger 23 weist eine Vorderwand 24 und eine beabstandet dazu angeordnete Rückwand 25 auf, welche in diesem Beispiel etwa parallel zueinander angeordnet sind und im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Die beiden Crashboxen 5 sind an der Rückwand 25 befestigt angeordnet.
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Aus 3 ist zu erkennen, dass zwischen der Vorderwand 24 und der Rückwand 25 eine Mehrzahl von Verbindungswänden 26 angeordnet sind, wobei die Verbindungswände 26 jeweils mit der Vorderwand 24 und mit der Rückwand 25 verbunden ausgebildet sind.
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Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der 3 weist zumindest eine der Verbindungswände 26 oder weisen mehrere der Verbindungswände 26 oder weisen alle Verbindungswände 26 entlang der Längsrichtung des Querträgers 23 eine Materialschwächung 27 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen alle drei Verbindungswände 26 etwa mittig eine oder zwei Materialschwächungen 27 auf. Es muss jedoch nicht jede Verbindungswand 26 eine Materialschwächung 27 aufweisen, es kann auch nur eine Verbindungswand 26 oder es können zwei Verbindungswände 26, insbesondere die beiden äußeren Verbindungswände 26, zumindest eine Materialschwächung 27 aufweisen.
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Die Materialschwächung 27 kann dabei als zumindest eine Nut und/oder durch mehrere Nuten und/oder eine Bohrung und/oder mehrere Bohrungen und/oder eine Einprägung und/oder mehrere Prägungen ausgebildet sein.
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Entsprechend kann eine Nut oder können mehrere Nuten in einer Verbindungswand 26, in mehreren oder in allen Verbindungswänden 26 ausgebildet sein.
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Die 4 bis 7 zeigen verschiedene Darstellungen von Materialschwächungen 27 bis 30, welche jeweils eine unterschiedliche Gestaltung aufweisen. Dabei sind die Materialschwächungen 27 bis 30 im Schnitt einer Nut oder Prägung dargestellt, welche im Querschnitt einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, siehe 7, einen dreieckigen Querschnitt, siehe die 4 und 5, oder einen halbkreisförmigen oder bogenförmigen Querschnitt aufweist, siehe die 6.
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Gemäß 3 können bei mehreren Nuten oder Prägungen in einer Verbindungswand 26 die Nuten und/oder Prägungen auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungswand 26 angeordnet sein.
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Dabei können die Nuten und/oder Prägungen auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungswand 26 auch gegenüberliegend angeordnet sein, siehe 3.
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Die 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Querträgers 23, welcher eine Vorderwand 24 und eine Rückwand 25 aufweist, wobei zwischen der Vorderwand 24 und der Rückwand 25 eine Mehrzahl von Verbindungswänden 26 angeordnet sind, wobei die Verbindungswände 26 jeweils mit der Vorderwand 24 und mit der Rückwand 25 verbunden ausgebildet sind.
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Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der 8 weist zumindest eine der Verbindungswände 26 oder weisen mehrere der Verbindungswände 26 oder weisen alle Verbindungswände 26 entlang der Längsrichtung des Querträgers 23 eine Materialschwächung 27 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 8 weisen die beiden äußeren Verbindungswände 26 etwa mittig eine Materialschwächung 27 auf. Die Materialschwächung 27 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Reihe von Bohrungen ausgebildet.
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Es ist jedoch auch vorteilhaft, wenn eine aus zumindest einer Bohrung und/oder mehrerer Bohrungen und/oder zumindest einer Einprägung und/oder mehrerer Prägungen ausgebildete Materialschwächung 27 derart ausgebildet ist, dass die Bohrungen und/oder Prägungen beabstandet zueinander und entlang jeweils einer Linie angeordnet sind. In 8 ist zu erkennen, dass die Bohrungen entlang einer Linie in Längsrichtung des Querträgers 23 ausgerichtet sind.
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Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Prägungen und/oder Bohrungen entlang einer Nut angeordnet sind, was in 8 jedoch nicht gezeigt ist. Zusätzlich zu den Bohrungen kann entlang der Linie der Bohrungen auch eine Nut vorgesehen sein.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Querträger 23 als extrudiertes Profil ausgebildet ist. Dann können Nuten im Herstellungsprozess mit eingebracht werden. Prägungen oder Bohrungen können nach dem Extrudieren eingebracht werden.
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Eine erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung 1 kann bei einem Kraftfahrzeug mit einer Karosserie mit einem Bug und mit einem Heck, vorteilhaft derart angeordnet sein, dass zumindest eine Aufprallschutzvorrichtung 1 am Bug und/oder zumindest eine Aufprallschutzvorrichtung 1 am Heck des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufprallschutzvorrichtung
- 2
- Barriere
- 3
- Querträger
- 4
- Lateralbereich
- 5
- Crashbox
- 6
- Längsträger
- 7
- Schweißnaht
- 8
- Drehachse
- 9
- Vorderwand
- 10
- Rückwand
- 11
- Verbindungswände
- 23
- Querträger
- 24
- Vorderwand
- 25
- Rückwand
- 26
- Verbindungswände
- 27
- Materialschwächung
- 28
- Materialschwächung
- 29
- Materialschwächung
- 30
- Materialschwächung
