DE10325992A1

DE10325992A1 - Luftgestütztes Deformationselement für den Fußgängerschutz an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10325992A1
Application number: DE2003125992
Authority: DE
Inventors: Pia Weber
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-06-07
Filing date: 2003-06-07
Publication date: 2004-12-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein luftgestütztes Deformationselement für den Fußgängerschutz an einem Fahrzeug zur Anordnung zwischen einem aufprallgefährdeten Bauteil und einem fahrzeugfesten Bauteil, mit einem reversibel verformbaren Hohlkörper aus einem elastischen Material und mit einer Druckluftfüllung. Sie löst die Aufgabe, ein derartiges Deformationselement alternativ so zu gestalten, daß dessen nutzbarer Deformationsweg für einen maximalen Abbau von Aufprallenergie maximiert ist. Dazu sind im Hohlkörper (1) mehrere Luftkammern (4) ausbildende Trennwände (5) angeordnet, die jeweils mit mehreren Luftschleusen (6) versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein luftgestütztes Deformationselement für den Fußgängerschutz an einem Fahrzeug, insbesondere für dessen Frontbereich, zur Aufnahme von Aufprallenergie, die durch einen Fußgänger oder einen anderen Aufprallbeteiligten, insbesondere auch durch einen ein aufprallendes Bein eines Fußgängers simulierenden Beinimpaktor, eingebracht wird.

Frontendstrukturen eines Fahrzeugs werden in zunehmendem Maße auf einen Schutz von Fußgängern ausgelegt, um die Schwere von Verletzungen, insbesondere Beinverletzungen, bei Fußgängern und bei anderen Aufprallbeteiligten im Falle eines Aufprallunfalls zu reduzieren. Zur Verbesserung des Fußgängerschutzes ist es bekannt geworden, insbesondere die fußgängergefährdenden Bereiche im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs aufprallweich zu gestalten, so daß diese besonders wirksam Aufprallenergie aufnehmen können.

Dazu sind luft- oder gasgefüllte Deformationselemente bekanntgeworden, die im Bereich zwischen frontendseitigen Außenhautelementen und einem unter diesen angeordneten Bauelement, insbesondere einem Querträger, angeordnet sind. So ist Gegenstand der DE 85 08 904.4 U1 ein Kraftfahrzeug-Stoßfänger, der einen schlauchförmigen, luftdicht verschließbaren und plastischen Hohlraum aus einem hochfesten Material besitzt und mit einem Lufteinlaßventil versehen ist, durch das der Hohlraum mit Druckluft gefüllt werden kann.

In der DE 195 25 698 A1 ist ein Stoßfänger an einem Kraftfahrzeug-Endabschnitt beschrieben, der gegenüber der Fahrzeugkarosserie verschieblich angeordnet ist und zusammen mit einem karosseriefesten Bauteil einen Luftführungskanal bildet, wobei der Stoßfänger und ein karosseriefestes Formteil im Querschnitt jeweils U-förmig ausgebildet sind und sich deren Schenkel überlappen und ein geschlossenes Profil bilden. In den auf diese Weise gebildeten Hohlraum ist ein reversibel verformbarer Hohlkörper aus einem elastischen Material eingesetzt, in dessen Innerem Luft geführt wird und der einen Luftein- und einen Luftaustritt aufweist. Der Hohlkörper kann einstückig sein oder von mehreren Teilen gebildet werden, die z.B. ineinandergreifen oder miteinander verklebt, verschweißt etc. sind. Durch die Verwendung eines elastischen Materials ist sichergestellt, daß der Hohlkörper nach dem Crash seine ursprüngliche Form wieder annehmen kann. Es wird jedoch angegeben, daß der Hohlkörper zur Sicherstellung einer ausreichende Rückstellkraft in Abhängigkeit von seiner jeweiligen Ausführung mit weiteren Maßnahmen kombiniert werden sollte, beispielsweise mit auf den Stoßfänger wirkenden Federmitteln.

In der US-A-6 152 503 ist ein luftgefüllter Stoßfänger beschrieben, in dem mehrere zylinderförmige luftgefüllte Einzelelemente nebeneinander angeordnet ist, wobei deren Zylinderachsen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sind und die über eine axiale Verbindungsstange aneinander gekoppelt sind, wobei die Innenräume der Einzelelemente nicht miteinander verbunden sind.

Des Weiteren ist Gegenstand der DE 298 23 098 U1 ein luft- bzw. wasser- oder gasgefüllter Stoßfänger aus einem deformierbaren Kunststoff oder Gummi, der mit einem Überdruckventil versehen ist, über das das Füllmedium bei einem Aufprall entweichen kann. Der Stoßfänger kann auch aus mehreren Kammern mit jeweils einem Überdruckventil bestehen. Zusätzlich sind die Luftkammern mit jeweils einem Lufteinlaßventil versehen, damit diese nach einer Deformierung wieder aufgepumpt werden können und der Stoßfänger seine ursprüngliche Form erhält. Der Stoßfänger soll bei einem leichteren Aufprall Schäden am Fahrzeug verhindern und eine zusätzliche Sicherheit für die Fahrzeuginsassen erzielen.

Schließlich offenbart die DE 100 31 525 A1 eine Stoßfängervorrichtung für ein Fahrzeug mit einem am Fahrzeug angeordneten, durch wenigstens eine langgestreckte Airbagkammer gebildeten Stoßfänger, die im Ausgangszustand mit Gas gefüllt und mit einer im Bereich unterhalb des Stoßfängers angeordneten und im Ausgangszustand zusammengefalteten zweiten Airbagkammer gekoppelt ist, wobei die Airbagkammern von einer die Stoßfängeraußenkontur bildenden elastischen Abdeckung umhüllt und abgedeckt sein können. Bei einem Aufprall wird die erste Airbagkammer im Aufprallbereich zusammengedrückt, und es wird Gas aus der ersten in die zweite Airbagkammer verdrängt. Diese entfaltet sich und kann insbesondere das Bein des Kollisionsbeteiligten aufprallgedämpft abstützen. Dabei kann die erste Airbagkammer auch aus einer Vielzahl von in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordneten Airbagkammern gebildet sein.

Zur Erreichung eines vorgegebenen Grenzwertes für ein Beinverletzungskriterium nach einer entsprechenden Richtlinie des Rates der Europäischen Union (EEVC WG 10/17 oder Euro-NCAP) sind die Struktur und Anordnung eines Deformationselementes so zu treffen, daß die bei einem Zusammenstoß eingebrachte Aufprallenergie entsprechend einer idealen Beschleunigungs (a) – Zeit (t) – Kurve aufgenommen werden kann, und daß die Beinverletzungskriterien (Beschleunigung, Biegung und Scherweg) bei einem kleinstmöglichen Eindring-/ Verformungsweg klein gehalten werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein luftgestütztes Deformationselement für den Fußgängerschutz an einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 alternativ so zu gestalten, daß dessen nutzbarer Deformationsweg für einen maximalen Abbau von Aufprallenergie maximiert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Deformationselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung besteht in einem luftgestützten Deformationselement für den Fußgängerschutz an einem Fahrzeug zur Anordnung zwischen einem aufprallgefährdeten Bauteil und einem fahrzeugfesten Bauteil, insbesondere jedoch zwischen einem Stoßfänger und einem Stoßfängerquerträger, das aus einem reversibel verformbaren Hohlkörper aus einem elastischen Material und einer Druckluftfüllung gebildet ist. Dabei sind in dem Hohlkörper mehrere Trennwände aus einem elastischen Material angeordnet, in denen jeweils mehrere Luftschleusen ausgebildet sind. Die gebildeten Luftkammern sind über diese Schleusen miteinander verbunden.

Bei einem Aufprall auf das aufprallgefährdete Bauteil wird das Deformationselement aufprallenergieaufnehmend verformt, insbesondere zusammengedrückt, wobei die Luft aus der oder den Luftkammern im Aufprallbereich über die Luftschleusen in die neben diesem befindlichen Luftkammern und aus diesen in die weiteren Luftkammern verdrängt wird. Die Luftschleusen wirken wie Ventile, durch die die Luft aufprallenergieaufnehmend gedrückt wird. Die Deformation ist reversibel, so daß sich das Deformationselement nach Absorption der Aufprallenergie in seine Ursprungsform und -lage zurückverformt. Das Deformationselement kann dabei völlig zusammengedrückt werden, so daß sich die einander gegenüberliegenden Wandungen berühren und komprimiert werden und die Restblockdicke minimiert und der mögliche Deformationsweg maximiert ist. In der Konsequenz kann bei einer entsprechenden Gestaltung und Auslegung des Deformationselementes der für dieses erforderliche Bauraum zwischen dem aufprallgefährdeten und dem fahrzeugfesten Bauteil erheblich verringert werden. Der besondere Vorteil dieses Deformationselementes liegt darin, daß mit diesem bei einem Aufprall, insbesondere mit niedrigeren Geschwindigkeiten, die angestrebte Beschleunigungs-Zeit-Kurve mit einem hohen Anfangspeak eingestellt werden kann, und daß die Beinverletzungskriterien (Beschleunigung, Biegung und Schwerweg) bei einem kleinstmöglichen Verformungsweg klein gehalten werden können.

In bevorzugter Ausführung ist der Hohlkörper langgestreckt, und die Trennwände sind quer zur Längserstreckung angeordnet, wobei 10 bis 20 Luftkammern in Nebeneinanderanordnung über die gesamte Länge des Deformationselementes ausgebildet sind. Die Summe des Querschnitts der Luftkammern in einer Trennwand ist um ein Vielfaches kleiner als Trennwandfläche bzw. der Querschnitt des Deformationselementes. Das Deformationselement verhält sich wie eine komprimierte Feder und stellt sich nach dem Aufprall zurück. Die Verbindungskanäle wirken dabei wie Ventile, durch die Luft unter Energieabbau gedrückt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen schematisch:

1: einen PKW mit einem aufprallgedämpften Stoßfänger und

2: einen Querschnitt durch den Stoßfänger.

Der in 1 gezeigte PKW weist ein mit Druckluft gefülltes schlauchförmiges Deformationselement 1 mit einem Durchmesser von 60 mm aus einem elastischen Spanngewebe der Dicke von im wesentlichen 1, 5 mm auf, wobei das Deformationselement 1 zwischen einer aufprallgefährdeten, weitgehend elastischen Kunststoff-Verkleidung 2 und einem fahrzeugfesten U-förmigen Querträger 3 angeordnet ist. Das Deformationselement 1 erstreckt sich über die Fahrzeugbreite im Frontendbereich und ist in seinem Inneren in Druckluftkammern 4 unterteilt, die durch im Abstand von ca. 100 mm angeordnete Trennwände 5 aus dem genannten Material gebildet sind. In diesen Trennwänden sind jeweils mehrere Luftschleusen darstellende Öffnungen 6 mit einem Durchmesser von etwa 1, 5 mm angeordnet.
Bei einem Aufprall eines Aufprallbeteiligten auf die Verkleidung 2 wird diese auf das Deformationselement 1 gedrückt, das dadurch im Aufprallbereich elastisch und aufprallenergieaufnehmend zusammengedrückt wird. Dabei wird die in den betroffenen Luftkammern 4 befindliche Druckluft durch die Öffnungen 6 in die jeweils benachbarten Luftkammern 4 verdrängt, in denen sich dadurch der Luftdruck bei gleichzeitiger Dehnung des Spanngewebes erhöht. Dieser Vorgang erfolgt entsprechend einer Beschleunigungs-Zeit-Kurve mit einer hohen Anfangsverzögerung, die im Fortlauf durch die Luftverdrängung und Ausdehnung des Deformationselementes 1 abgeschwächt wird, bei einem bezogen auf das Deformationselement, maximierten, jedoch insgesamt minimierten Deformationsweg, wobei durch eine Optimierung der Parameter des Deformationselementes 1 ein idealer Kurvenverlauf erreicht bzw. annähernd erreicht werden kann. Die Restblocklänge des völlig zusammengedrückten Deformationselementes 1 beträgt maximal 3 mm. Der Vorteil liegt somit darin, daß nahezu dessen gesamte Dicke (60 mm) als Deformationsweg für den Abbau der Aufprallenergie zur Verfügung steht, so daß dessen Querschnitt entsprechend klein gehalten wird und entsprechend wenig Bauraum erforderlich ist.

1: Deformationselement
2: Verkleidung
3: Querträger
4: Druckluftkammer
5: Trennwand
6: Öffnung

Claims

Luftgestütztes Deformationselement für den Fußgängerschutz an einem Fahrzeug zur Anordnung zwischen einem aufprallgefährdeten Bauteil und einem fahrzeugfesten Bauteil, mit einem reversibel verformbaren Hohlkörper aus einem elastischen Material und mit einer Druckluftfüllung, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlkörper (1) mehrere Luftkammern (4) ausbildende Trennwände (5) aus einem elastischen Material angeordnet sind, und daß die Trennwände (5) jeweils mit mehreren Luftschleusen (6) versehen sind.
Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) langgestreckt ist und die Trennwände (5) quer zur Längserstreckung ausgebildet sind.
Deformationselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 20 Luftkammern (4) nebeneinander angeordnet sind.
Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschleusen in den Trennwänden (5) angeordnete Luftdurchtrittslöcher (6) kleineren Querschnitts sind, und daß diese über die jeweilige Trennwand (5) gleichmäßig verteilt sind.
Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material ein Spanngewebe ist, das sich bei einer Druckerhöhung des eingeschlossenen Gases dehnt.
Verwendung des Deformationselementes zur Bildung eines aufprallweichen Stoßfängers.