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Die Erfindung betrifft ein Deformationselement zur Anordnung zwischen einer Innenverkleidung und einer Tragstruktur eines Fahrzeugs, mit einem Deformationsabschnitt und mit einem Befestigungsabschnitt, wobei der Deformationsabschnitt zur Absorption von einwirkenden Aufprallkräften deformierbar und/oder relativ zu dem Befestigungsabschnitt bewegbar ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit wenigstens einem Deformationselement mit einem Deformationsabschnitt und mit einem Befestigungsabschnitt, das zwischen einer Innenverkleidung und einer Tragstruktur des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der Deformationsabschnitt zur Absorption von auf das Deformationselement wirkenden Aufprallkräften deformierbar und/oder relativ zu dem Befestigungsabschnitt bewegbar ist.
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Derartige Deformationselemente bzw. mit derartigen Deformationselementen ausgestattete Fahrzeuge sind aus der
DE 10 2004 058 249 A1 , der
DE 10 2008 053 769 A1 und der
DE 10 2017 2003 020 A1 bekannt. Diese Deformationselemente sind in montiertem Zustand zwischen einer Innenverkleidung, insbesondere einem Formhimmel oder Dachhimmel, und einer Tragstruktur eines Fahrzeugs, insbesondere einem Dachträger, angeordnet. Die Deformationselemente weisen jeweils einen Befestigungsabschnitt, mit dem das Deformationselement an mit einer Innenverkleidung oder Tragstruktur des Fahrzeugs verbindbar ist, und einen Deformationsabschnitt auf, der z.B. in Form einer Platte, einer Wand oder eines Bleches ausgestaltet sein kann. Der Begriff Deformationsabschnitt ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung weit zu verstehen und keineswegs auf ebene Platten oder Wände beschränkt; er kann vielmehr der jeweiligen Fahrzeugstruktur, Fahrzeugaußenkontur oder der Fahrzeuginnenstruktur oder der Struktur einer Komponente angepasst sein, die im Kollisionsfall mit dem Deformationsabschnitt in Kontakt kommt oder zusammenwirkt.
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Der Deformationsabschnitt ist so ausgestaltet und ausgelegt, dass er zur Absorption von auf das Deformationselement bzw. auf den Deformationsabschnitt einwirkenden Kräften nachgiebig reagiert. Dazu ist das Deformationselement nach der
DE 10 2004 058 249 A1 aus Kunststoff gefertigt und so gestaltet, dass es ein vorgegebenes Deformationsverhalten aufweist. Dabei kann bevorzugt der Deformationsabschnitt bei Überschreitung eines vorgegebenen Kraftschwellwertes, bis zu dem der Deformationsabschnitt im Wesentlichen unverformt bleibt, ein Stabilitätsversagen aufweisen (kollabieren), indem eine gezielte und gewünschte Deformierung des Deformationsabschnitts oder des Deformationselements erfolgt. Dadurch wird in einer Unfall- oder Gefahrensituation sehr effektiv Aufprallenergie in Verformungsenergie gewandelt und damit verzehrt. Auf Fahrzeuginnenverkleidungen aufprallende Gegenstände und insbesondere Körperteile von Fahrzeuginsassen werden so vor Schädigungen bewahrt.
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Hinsichtlich der Verbindung und Fixierung der bekannten Deformationselemente finden sich in dem vorgenannten Stand der Technik nur kursorische Angaben. Die
DE 10 2004 058 249 A1 erwähnt, dass das Deformationselement mit seinem Befestigungsabschnitt (Verbindungswand) beispielsweise am Dachhimmel festgeklebt ist. Auch die
DE 10 2017 203 020 A1 erwähnt nur allgemein, das Deformationselement mit der Innenverkleidung oder der Tragstruktur des Fahrzeugs zu verbinden, vorzugsweise zu verkleben.
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Nach der
DE 10 2008 053 769 A1 wird bevorzugt nur der Befestigungsabschnitt (dort als Basiselement bezeichnet) entweder mit der Karosserie oder dem Innenverkleidungsteil in nicht näher beschriebener Weise fest verbunden. Die Deformationsabschnitte können im Kollisionsfall die Aufprallenergie nicht nur durch Deformationsarbeit absorbieren, sondern auch durch Reibungsarbeit, indem sie an der Karosserie oder Tragstruktur entlang gleiten.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein besonders aufwandsarmes und Fehlmontagen vermeidendes Deformationselement sowie ein Fahrzeug anzugeben, das mit derartigen Deformationselementen ausgestattet ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt hinsichtlich des Deformationselements mit einem Deformationselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Fahrzeugs mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Demgemäß ist bei einem Deformationselement der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt mindestens eine Lasche aufweist, die in eine korrespondierende Montageöffnung in der Tragstruktur einführbar ist und diese (im montierten Zustand) hintergreift, und dass der Befestigungsabschnitt mit wenigstens einem Verbindungselement an wenigstens einer Verbindungsstelle mit der Tragstruktur verbindbar ist.
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Entsprechend ist bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt mindestens eine Lasche aufweist, die in eine korrespondierende Montageöffnung in der Tragstruktur eingeführt ist und diese (im montierten Zustand) hintergreift, und dass der Befestigungsabschnitt mit wenigstens einem Verbindungselement an wenigstens einer Verbindungsstelle mit der Tragstruktur verbunden ist.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht damit darin, dass der Befestigungsabschnitt zumindest eine Lasche aufweist, die mit einer Öffnung in der Tragstruktur des Fahrzeugs kooperiert und so bemessen ist, dass sie in diese Öffnung einführbar ist. Dabei hintergreift die Lasche die Tragstruktur und bewirkt damit eine im Fertigungsprozess vorteilhafte Vorfixierung oder Vororientierung des Deformationselements. Das Deformationselement ist also so konstruiert, dass seine Lasche in der Fahrzeugstruktur/Tragstruktur bzw. in einem Verbindungspartnerbauteil einhakt. In einem weiteren Montageschritt wird das Deformationselement durch das Verbindungselement fest und dauerhaft mit der Tragstruktur oder dem Verbindungspartner verbunden. Dadurch wird bevorzugt eine Vorspannung erzeugt, die für einen festen und zuverlässigen Sitz des Deformationselements sorgt. Durch das Verbindungselement oder die dadurch geschaffene Verbindung ist ein Aushaken oder Entfernen des Deformationselements selbst bei einwirkenden starken äußeren Kräften oder beim Auslösen von Schutzeinrichtungen, wie einem Kopf-Airbag, ausgeschlossen.
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Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Deformationselement auch mehrere Deformationsabschnitte aufweisen.
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Bei der Montage werden Arbeitsschritte eingespart, weil zur Fixierung des Deformationselements bestenfalls nur noch ein einziges Verbindungselement erforderlich ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Deformationselements ist ein Falschverbau, z.B. durch Verwechslung der linken und rechten Fahrzeugseite, zuverlässig verhindert, weil die nicht symmetrische Ausgestaltung und die Verwendung unterschiedlicher Befestigungsmittel (Lasche und Verbindungselement) eine eindeutige Orientierung und Zuordnung des Deformationselements an seinem Montageplatz sicherstellen.
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Besonders bevorzugt ist der Befestigungsabschnitt mit genau einem Verbindungselement an genau einer einzigen Verbindungsstelle mit der Tragstruktur verbindbar bzw. verbunden. Dies reduziert den Montageaufwand erheblich und vermeidet eine mechanisch unerwünschte, spannungserzeugende Überbestimmung der Befestigung des Deformationselements.
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Der Begriff Verbindung bzw. Verbindungselement ist im Rahmen dieser Erfindung weit zu verstehen und umfasst form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindungen bzw. entsprechende Verbindungsmittel. Bevorzugt ist das Verbindungselement eine Schraube, wobei es sich um eine selbstschneidende Schraube handeln kann, die an der Verbindungsstelle selbsttätig mit der Tragstruktur verschraubbar ist. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement ein Niet. Durch eine Nietverbindung ist der Fertigungsprozess besonders vereinfacht, weil z.B. im Vergleich zu einer metrischen Schraubverbindung kein kooperierendes Gewinde (Schweißmutter) erforderlich ist.
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Eine weitere Vereinfachung des Montageprozesses ergibt sich nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass die Montageöffnung ein Langloch ist.
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Bevorzugt ist die Montageöffnung eine Öffnung eines sogenannten Referenzpunktsystems (RPS), das bereits in der Karosserie bzw. der Tragstruktur enthaltene Referenzöffnungen oder Referenzlöcher umfasst. Damit sind keine zusätzlichen Öffnungen, Bohrungen oder Löcher vorzusehen oder anzufertigen. Weiter bevorzugt kann auch die Verbindungsstelle durch eine Öffnung eines derartigen Referenzpunktsystems gebildet sein.
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Eine besonders ansprechende, feste und das Verletzungsrisiko minimierende Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Deformationselements sieht vor, dass die Verbindungsstelle von einer im montierten Zustand zur Tragstruktur hin orientierten Sicke oder Vertiefung umgeben ist.
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Das Deformationsverhalten des erfindungsgemäßen Deformationselements wird nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch weiter verbessert, dass das Deformationselement mit dem Befestigungsabschnitt einen Winkel bildet, der größer als 90° ist und der bevorzugt im Bereich von 100° und 160°, besonders bevorzugt bei 120°, liegt.
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Die zuvor erläuterten Vorteile und Weiterbildungen des Deformationselements wirken sich in entsprechender Weise auch auf das erfindungsgemäße Fahrzeug aus bzw. sind auf dieses entsprechend übertragbar, das mit erfindungsgemäßen Deformationselementen versehen ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch einen möglichen Einbauort erfindungsgemäßer Deformationselemente,
- 2 ein erfindungsgemäßes Deformationselement in perspektivischer Ansicht,
- 3 das Deformationselement nach 2 in Seitenansicht,
- 4 das Deformationselement nach 2 in abgewickelter Ansicht,
- 5 das Deformationselement in Einbaulage in perspektivischer Ansicht von oben und
- 6 das Deformationselement nach 5 in perspektivischer Ansicht von unten.
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1 zeigt nur schematisch ein Fahrzeug 1, dessen Dachhimmel 2 in noch nachstehend erläuterter Weise mit erfindungsgemäßen Deformationselementen mit einer Tragstruktur (Dachstruktur) 3 des Fahrzeugs verbunden ist. In dem linken Seitenbereich 4 ist ein Deformationselement 5 angeordnet. Entsprechende Deformationselemente befinden sich auch auf der rechten Seite und können selbstverständlich auch zur Verbindung anderer Innenverkleidungsteile verwendet und entsprechend des jeweiligen Raumangebots und der erforderlichen Form modifiziert werden, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.
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2 zeigt in perspektivischer Ansicht das in dem in
1 markierten Ausschnitt verbaute Deformationselement 5, das in montiertem Zustand zwischen dem Dachhimmel (Innenverkleidung) 2 und der Dachstruktur (Tragstruktur) 3 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Das Deformationselement weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Deformationsabschnitt 6 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel als Deformationsplatte 7 ausgeführt ist, deren Ecken am freien Ende 8 Fasen 9 aufweisen. Das freie Ende 8 kann sich in an sich bekannter Weise an dem Dachhimmel 2 (
1) oder auch an einer in der Nähe verbauten Komponente, wie insbesondere einem Kopf-Airbag, abstützen und gestattet so eine zunächst elastische reversible Bewegung des Dachhimmels 2, bis (wie in der
DE 10 2004 058 249 A1 erläutert, auf die insoweit vollumfänglich Bezug genommen wird) eine Überschreitung eines Kraftschwellwertes zu einem Stabilitätsversagen oder einer Auslenkung des Deformationselements führt, wodurch in erwünschter Weise Aufprallenergie absorbiert wird. An das gegenüberliegende Ende des Deformationsabschnitts 6 schließt sich einstückig ein Befestigungsabschnitt 10 an. Selbstverständlich können Befestigungsabschnitt 10 und Deformationsabschnitt 6 auch von separaten, nachträglich gefügten Bauteilen gebildet sein.
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Zur Absorption von auf das Deformationselement 5 wirkenden Aufprallkräften F (schematisch durch Pfeile angedeutet) ist das Deformationselement wie an sich bekannt deformierbar und kann zudem relativ zu dem Befestigungsabschnitt 10 bewegt, im vorliegenden Beispiel um eine Biegeachse 12 verbogen, werden.
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Der Befestigungsabschnitt 10 weist eine zur einen Stirnseite 14 mit ihrem freien Ende 15 orientierte Lasche 16 auf. Die Lasche ist in einem Übergangsbereich 18 leicht in liegender S-Form gestaltet, so dass sich das freie Ende 15 über die Oberseite 20 des übrigen Befestigungsabschnitts erhebt. Dadurch ist die Lasche 16, wie nachfolgend noch näher erläutert, besonders einfach und zuverlässig in eine korrespondierende Montageöffnung der Tragstruktur einführbar. Der Befestigungsabschnitt 10 weist zudem eine Bohrung oder Öffnung 22 auf, die von einer umlaufenden Sicke 24 umgeben ist. Die Sicke erstreckt sich in dieselbe Richtung, in die auch die Lasche 16 gegenüber der Oberseite 20 erhöht ist. Im montierten Zustand erstreckt sich die Sicke somit zu der Tragstruktur 3 des Fahrzeugs (1) hin.
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3 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite 14 des Deformationselements 5, das gegenüber der Ansicht in 2 um etwa 90° gedreht dargestellt ist. Der Deformationsabschnitt 6 und der Befestigungsabschnitt 10 mit der Lasche 16 schließen einen Winkel α von etwa 120° ein.
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4 zeigt das Deformationselement gemäß 2 in abgewickelter Ansicht, also in planer Gestalt, bevor der Deformationsabschnitt 6 gegenüber dem Befestigungsabschnitt 10 um die Biegeachse 12 in die in 3 gezeigte Winkelstellung gebracht wird.
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5 zeigt in perspektivischer Ansicht von oben auf die Tragstruktur 3 gesehen das Deformationselement 5. In montiertem Zustand ist das Deformationselement 5 mit der Tragstruktur 3 des Fahrzeugs 1 verbunden, die in diesem Ausführungsbeispiel von einem Dachquerträger 30 gebildet ist. Der Dachquerträger 30 weist eine zu der Lasche 16 korrespondierende Aufnahme- oder Montageöffnung 32 auf, die als Langloch 33 ausgestaltet ist. Die Lasche 16 durchdringt die Tragstruktur 3 durch das Langloch 33 und hintergreift die Tragstruktur 3 hinter der Montageöffnung 33 zur Seite 34 hin. Die Montageöffnung 33 ist eine ohnehin in der Tragstruktur 3 vorhandene Öffnung eines Referenzpunktsystems 36.
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In der Tragstruktur 3 ist eine weitere Verbindungsstelle 40 vorgesehen, die von einer Durchgangsbohrung 42 gebildet ist. Auch die Durchgangsbohrung 42 ist eine Öffnung oder ein Loch des Referenzpunktsystems 36. Durch die Öffnung 42 und die Durchgangsbohrung 22 des Deformationselements 5 ist ein Verbindungselement 45 in Form eines Niets 46 durchgeführt und in an sich bekannter Weise durch einen Nietvorgang fixiert. Statt einer Nietverbindung ist auch eine Schraubverbindung oder andere Verbindungsart denkbar, die allerdings mit etwas erhöhtem Montageaufwand verbunden wären.
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6 zeigt die Anordnung gemäß 5 in perspektivischer Ansicht von unten. Der Niet 46 durchdringt die von der Sicke 24 umgebene Öffnung 22 des Deformationselements 5 und fixiert mit einem Nietring 47 und im Zusammenspiel mit der Lasche 16 und der zugeordneten, korrespondierenden Montageöffnung 32 zuverlässig das Deformationselement 5 an dem Dachquerträger 30 (Tragstruktur 3). Das freie Ende 8 des Deformationsabschnitts 6 kann sich nach Montage des Dachhimmels 3 (1) an diesem oder an einem anderen Bauteil, insbesondere einem Kopf-Airbag, abstützen. Bei einem Kopfaufprall auf den Dachhimmel würden der Dachhimmel und das Deformationselement in Kontakt gelangen (auf Block gehen) und so Aufprallkräfte absorbieren können.
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Die asymmetrische Ausgestaltung und Anordnung der der Verbindung dienenden Elemente (Lasche 16 und Bohrung 22 bzw. Verbindungselement 45) sorgen dafür, dass das Deformationselement stets die richtige Einbaulage erhält und ein Verwechseln von linksseitiger und rechtsseitiger Montage verhindert ist. Die in den 5 und 6 gezeigte Montage des Deformationselements ist auch insofern besonders vorteilhaft, dass nur an genau einer Verbindungsstelle 40 nur genau ein Verbindungselement (Niet 46) erforderlich ist.
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Auch wenn in diesem Ausführungsbeispiel das Deformationselement 5 nur eine einzige Deformationswand oder Deformationsplatte (Deformationsabschnitt) aufweist, können selbstverständlich mehrere Deformationsabschnitte an dem Deformationselement vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Dachhimmel (Innenverkleidung)
- 3
- Tragstruktur (Dachstruktur)
- 4
- linker Seitenbereich
- 5
- Deformationselement
- 6
- Deformationsabschnitt
- 7
- Deformationsplatte
- 8
- freies Ende
- 9
- Fase
- 10
- Befestigungsabschnitt
- 12
- Biegeachse
- 14
- Stirnseite
- 15
- freies Ende
- 16
- Lasche
- 18
- Übergangsbereich
- 20
- Oberseite
- 22
- Öffnung
- 24
- Sicke
- 30
- Dachquerträger
- 32
- Montageöffnung
- 33
- Langloch
- 34
- Seite
- 36
- Referenzpunktsystem
- 40
- Verbindungsstelle
- 42
- Durchgangsbohrung
- 45
- Verbindungselement
- 46
- Niet
- 47
- Nietring
- α
- Winkel
- F
- Aufprallkräfte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004058249 A1 [0003, 0004, 0005, 0023]
- DE 102008053769 A1 [0003, 0006]
- DE 1020172003020 A1 [0003]
- DE 102017203020 A1 [0005]
