DE10257262A1

DE10257262A1 - Trägerelement an einer Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10257262A1
Application number: DE2002157262
Authority: DE
Inventors: Wilfried Schwant; Matthias Rabe
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-07
Filing date: 2002-12-07
Publication date: 2004-06-24

Abstract

Die Aufgabe, ein Trägerelement (1) an einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem stirnseitig angeordneten Verformungselement (2) zu schaffen, welches geeignet ist, ohne Verlängerung des Vorderwagens in Abhängigkeit von bestimmten Aufprallgeschwindigkeiten definierte Verzögerungen und damit physikalisch vorteilhaftere Belastungen im Crashfall auf die Insassen zu realisieren, wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass innerhalb des Verformungselementes (2) wenigstens ein weiteres, im Falle niedriger Aufprallenergie frei beweglich im oder am Trägerelement (1) geführtes Verformungselement (4) angeordnet ist, dem im Falle hoher Aufprallenergien zur Verhinderung der freien Beweglichkeit desselben ein sich am Trägerelement (1) abstützendes Verriegelungselement (5) zuordenbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement an einer Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Praxis ist es bekannt, Trägerelemente, welches z. B. Längsträger sein können, mit Verformungselementen zu versehen, um im Crashfall einen definierten Insassenschutz zu gewährleisten, derart, dass kinetische Energie zunächst in den Verformungselementen und ggf. nachfolgend in den Trägerelementen in Verformungsenergie umgewandelt wird. Der zur Verfügung stehende Verformungsweg ist dabei ein Maßstab für die auf die Insassen wirkenden Belastungen. Die z. Z. eingesetzten Prinzipien benötigen zur Realisierung längerer Verformungswege eine Verlängerung des Vorderwagens, welches jedoch nur in Grenzen möglich und akzeptabel ist.

Physikalisch vorteilhaft für niedrige Belastungen der Insassen ist es des Weiteren, wenn zum Anfang der Verformung möglichst hohe Verzögerungen erfolgen. Herkömmliche, vor z. B. Längsträgern positionierte Verformungselemente, die zur Realisierung niedriger Reparaturkosten bei Unfällen mit niedrigen Geschwindigkeiten leicht demontierbar sind und ferner eine niedrigere Steifigkeit als der Längsträgerbereich für hohe Aufprallenergie aufweisen, erfüllen diese Bedingung nicht. An dieser Stelle setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trägerelement an einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem stirnseitig angeordneten Verformungselement zu schaffen, welches geeignet ist, ohne Verlängerung des Vorderwagens in Abhängigkeit von bestimmten Aufprallgeschwindigkeiten definierte Verzögerungen und damit physikalisch vorteilhaftere Belastungen im Crashfall auf die Insassen zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass innerhalb des Verformungselementes wenigstens ein weiteres, im Falle niedriger Aufprallenergien frei beweglich im oder am Trägerelement geführtes Verformungselement angeordnet ist, dem im Falle hoher Aufprallenergien zur Verhinderung der freien Beweglichkeit desselben ein sich am Trägerelement abstützendes Verriegelungselement zuordenbar ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Summe der Steifigkeiten aller Verformungselemente kleiner der Steifigkeit des Trägerelements ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verformungselemente aus Stahlblech, Leichtmetallblech und/oder Kunststoff bestehen.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement mittels einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Betätigungsvorrichtung und/oder pyrotechnisch in Ver- oder Entriegelungsstellung bringbar ist.

Fernerhin ist vorgesehen, dass die Betätigungsvorrichtung und/oder der pyrotechnische Antrieb manuell und/oder automatisch aktivierbar sind.

Wie die Erfindung weiter vorsieht, ist das Verriegelungselement in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder von einem etwaigen mittels eines Sensors erkannten festen oder beweglichem Hindernis ver- oder entriegelbar. Der Sensor kann dabei ein Sensor auf Basis einer Radar-, Infrarot- oder Lasermeßtechnik sein.

Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, kann das Trägerelement ein vorderer und/oder hinterer Längsträger, ein Querträger und/oder jedwedes anderes an Kraftfahrzeugkarosserien infolge von Crashsituationen belastetes Trägerelement sein.

Das vorgeschlagene Trägerelement hat gegenüber herkömmlichen Lösungen zur Belastungsreduzierung der Insassen im Crashfall den wesentlichen Vorteil, dass die Steifigkeit der Trägerstruktur, bestehend aus dem Trägerelement, beispielsweise einem Längsträger, und einer Mehrzahl von besonders angeordneten Verformungselementen (wenigstens zwei Verformungselemente), ohne Vergrößerung des Bauraums bzw. auch ohne Verlängerung des Deformationsweges aktuell an die Fahrtgeschwindigkeit und/oder an erkannte feste oder bewegliche Hindernisse definiert anpassbar ist. D. h. insbesondere, der Bereich der Verformungselemente, der herkömmlich für Unfälle mit niedrigen Geschwindigkeiten vorgesehen ist, kann vorsorglich mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen in seiner Steifigkeit variabel, nämlich auch für Unfälle mit hohen Aufprallenergien ausgebildet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den Längsschnitt durch ein Trägerelement 1 in Form eines vorderen Längsträgers mit einem stirnseitig fest angeordnetem Verformungselement 2 und daran angeschlossenem vorderen Stoßfänger 3.
Vorliegend ist das Trägerelement 1 als Hohlprofil ausgebildet und verfügt in Abhängigkeit von bestimmten Randbedingungen, wie Materialart, Materialstärke, Profilform und -abmaßen etc. über eine bestimmte Steifigkeit. Diese Steifigkeit ist ausreichend, um in Grenzen Aufprallenergie infolge eines Crashes mit "hoher" Geschwindigkeit durch Verformung zu kompensieren sowie die Belastung auf die Insassen zu minimieren. Wie bereits oben erwähnt, ist stirnseitig am Trägerelement 1 ein an sich bekanntes Verformungselement 2 mit einem zum Trägerelement 1 hin offenem Hohlprofil angeordnet, vorzugsweise mit dem Trägerelement 1 lösbar jedoch fest verbunden, beispielsweise verschraubt, um im Falle eines Crashes mit "geringer" Geschwindigkeit lediglich das Verformungselement 2 austauschen zu müssen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist innerhalb des Verformungselementes 2 erfindungsgemäß wenigstens ein weiteres Verformungselement 4 angeordnet. Im Falle eines Crashes mit "niedriger" Geschwindigkeit und demgemäß niedrigen Aufprallenergien kann dieses während der Verformung des Verformungselementes 2 nach hinten frei beweglich in das Trägerelement 1 ausweichen.
Durch die Erfindung mit erfaßt werden jedoch auch Lösungen, bei denen das Verformungselement 4 seitlich, also außerhalb des Trägerelementes 1 in Längsrichtung an demselben geführt ist und entsprechend ausweichen kann, wobei zweckmäßigerweise geeignete Führungselemente vorzusehen sind (nicht näher dargestellt).
Um das Verformungselement 4 im Falle "hoher" Aufprallenergien in die Kompensation der Aufprallenergien einbinden zu können, ist dem weiteren Verformungselement 4 ein Verriegelungselement 5 zuordenbar, welches sich am Trägerelement 1 abstützt und infolge eines Formschlusses die freie Beweglichkeit des weiteren Verformungselements 4 nach hinten behindert. Durch diese Maßnahme addieren sich vorteilhaft die Steifigkeiten der Verformungselemente 2; 4.
Für den Fachmann ist sicherlich leicht nachvollziehbar, dass durch die Anordnung einer Mehrzahl von solchen zusätzlichen Verformungselementen 4, die obendrein noch getrennt voneinander in das System eingebunden werden können, die Gesamtsteifigkeit der jeweils aktivierten Verformungselemente 2; 4 in Grenzen beliebig abgestuft werden kann.
Gleichfalls leicht nachvollziehbar ist jedoch auch, dass die Summe der Steifigkeiten aller eingebundenen Verformungselemente 2; 4 kleiner als die Steifigkeit des Trägerelementes 1 sein sollte, um den gewünschten Effekt der definierten Anpassung der Steifigkeit des von den Verformungselementen 2, 4 umfaßten Bereiches an die zu erwartenden Aufprallenergien zu erzielen.
Die Verformungselemente 2; 4 sind vorliegend als offene Hohlprofile und vorzugsweise aus Stahlblech ausgebildet. Ebenso besteht auch die Möglichkeit, dieselben aus Leichtmetallblech, Kunststoff oder aus einer Kombination vorstehender Materialien auszubilden. Durch die offene Hohlprofilstruktur der Verformungselemente 2; 4 ist gewährleistet, dass die Verformungselemente 2; 4 vorteilhaft ineinander angeordnet werden können, woraus insbesondere Einsparungen an Bauraum resultieren.
Vorstehendes Verriegelungselement 5 ist vorliegend als schwenkbarer Haken ausgebildet, der seinerseits in Verriegelungsstellung formschlüssig in eine nicht näher dargestellte korrespondierende Aufnahme des Verformungslementes 4 eingreift oder hinter die Stirnkante desselben greift, um eine Verschiebung nach hinten wirkungsvoll zu verhindern. Durch die Erfindung werden jedwede gleichwirkenden Verriegelungselemente 5 mit erfaßt, beispielsweise in der einfachsten Form radial in die Außenkontur des Verformungselements 4 oder hinter die Stirnkante desselben zu bringende verschiebbare Bolzen (nicht näher dargestellt).
Das Verriegelungselement 5 ist des Weiteren mittels einer an sich bekannten Betätigungsvorrichtung 6, welche elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben sein kann, und/oder pyrotechnisch in Ver- oder Entriegelungsstellung bringbar.
Die Betätigungsvorrichtung 6 und/oder der nicht näher dargestellte pyrotechnische Antrieb können sowohl manuell durch Knopfdruck als auch automatisch aktiviert werden, wobei dieses wiederum in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder von einem etwaigen mittels eines Sensors 7 erkannten festen oder beweglichem Hindernis erfolgt. Als Sensor 7 kann dabei ein Sensor 7 auf Basis an sich bekannter Radar-, Infrarot- oder Lasermeßtechnik zur Anwendung kommen, der seinerseits über eine nicht näher dargestellte Auswerteinheit mit der Betätigungsvorrichtung 6 elektrisch verbunden ist.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass als Trägerelement 1 neben den bereits erwähnten vorderen Längsträgern auch hintere Längsträger, Querträger und/oder jedwedes anderes an Kraftfahrzeugkarosserien infolge von Crashsituationen belastetes Trägerelement 1 erfindungsgemäß ausgebildet sein kann.

Claims

Trägerelement an einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem stirnseitig angeordneten Verformungselement, wobei das Verformungselement als zum Trägerelement hin offenes Hohlprofil ausgebildet und mit demselben fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Verformungselementes (2) wenigstens ein weiteres, im Falle niedriger Aufprallenergien frei beweglich im oder am Trägerelement (1) geführtes Verformungselement (4) angeordnet ist, dem im Falle hoher Aufprallenergien zur Verhinderung der freien Beweglichkeit desselben ein sich am Trägerelement (1) abstützendes Verriegelungselement (5) zuordenbar ist.
Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Steifigkeiten aller Verformungselemente (2; 4) kleiner der Steifigkeit des Trägerelements (1) ist.
Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungselemente (2; 4) aus Stahlblech, Leichtmetallblech und/oder Kunststoff bestehen.
Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (5) mittels einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Betätigungsvorrichtung (6) und/oder pyrotechnisch in Ver- oder Entriegelungsstellung bringbar ist.
Trägerelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (6) und/oder der pyrotechnische Antrieb manuell und/oder automatisch aktivierbar sind.
Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (5) in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder von einem etwaigen mittels eines Sensors (7) erkannten festen oder beweglichem Hindernis ver- oder entriegelbar ist.
Trägerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) ein Sensor (7) auf Basis einer Radar-, Infrarot- oder Lasermeßtechnik ist.
Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (1) ein vorderer und/oder hinterer Längsträger, ein Querträger und/oder jedwedes anderes an Kraftfahrzeugkarosserien infolge von Crashsituationen belastetes Trägerelement (1) ist.