DE19537408C1 - Kraftwagenvorbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagenvorbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Am zwischen den A-Säulen in Fahrzeugquerrichtung freitragend verlaufenden Fahrzeugquerträger sind in Fahrzeugen der Fa. Mercedes-Benz die Lenksäule und der Knieaufprallschutz für den Fahrer und den Beifahrer festgelegt. Vom Fahrzeugquerträger ragt ebenfalls eine Verbindungsstrebe ab, die am in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden, aus dem Bodenblech ausgeformten Mitteltunnel befestigt ist, welche in den Fahrzeugquerträger und von dort in die Lenksäule eingeleitete Schwingungen dämpfen soll. Bei einem Crash des Fahrzeugs wird, durch die Konstruktion bedingt, der Mitteltunnel abgesenkt und zieht dabei über die Verbindungsstrebe vorteilhaft den Querträger und die Lenksäule nach unten, wodurch das Lenkrad in einer tieferen Lage gegen den Insassen gerichtet ist und bei Belastung durch den Insassen nicht nach oben/vorne kippt. Auch ein ausgelöstes Lenkradgaskissen erhält hierdurch eine bessere Ausrichtung auf den Insassen zu, wodurch ein Wegschieben des Gaskissens über den Lenkradkranz hinweg vermieden werden kann. Der Knieaufprallschutz weicht bei der Belastung durch den Insassen auf dem ihm möglichen Weg energieabbauend zurück, so, wie es seine Konstruktion im zugeordneten Bauraum zuläßt. Die Verbindungsstrebe besteht aus zwei Strebenteilen, welche sich in einem Verbindungsbereich überlappen, und die miteinander verschraubt sind. Eine der Verbindungsstreben weist ein Langloch auf, welches dazu dient, die Abstandstoleranzen zwischen dem Fahrzeugquerträger und dem Mitteltunnel bei der Festlegung der Verbindungsstrebe auszugleichen. Auch diese reibschlüssige Schraubverbindung kann bei einem Crash durch die hohen Kräfte nachgeben, wodurch eine Längung der Strebe herbeigeführt wird. Der sich bei dieser Längung ergebende Kraftverlauf und Energieabbau ist aber nicht vorausbestimmbar, da z. B. das Materialgefüge der Streben und das Anziehmoment der Schraube den Reibkoeffizienten verändern können. Deshalb kann auch nur ungenau vorausberechnet werden, wie weit und mit welcher Kraft der Knieaufprallschutz bei der Belastung durch den Insassen zurückweichen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem gattungsgemäßen Kraftwagenvorbau ein definiertes Zurückweichen des Knieaufprallschutzes zu erreichen.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Verbindungsbereich der Strebenteile gibt entsprechend seiner gezielten Ausbildung bei der Zugbelastung während eines Crashes bis zum Erreichen einer ersten Kraftschwelle nach, während er nach dem Überwinden dieser Kraftschwelle mit gleichbleibendem Kraftniveau eine weitere Längung zuläßt, wobei durch die dabei einsetzende Verformung des Kraftbegrenzers im Kraftübertragungsweg weiter Energie abgebaut wird.

So steigt die Belastung der Knie des Insassen beim Aufprall auf den Knieaufprallschutz bis zu dieser Kraftschwelle, die unterhalb einer schweren Verletzung liegt, an. Nachfolgend tritt über einen größtmöglichen Längungsweg der Verbindungsstrebe keine größere, über diesen Schwellwert hinausgehende Belastung der Insassenknie mehr auf.

Dieser Wert für die Belastungsschwelle, ebenfalls wie der für den Verlauf des Energieabbaus bei der weiteren Längung der Verbindungsstrebe, ist durch den Kraftbegrenzer im Kraftübertragungsweg des Verbindungsbereichs einstellbar, und kann deshalb auf die Belastungsverhältnisse beim Fahrzeugcrash definiert abgestimmt werden.

Eine einfach zu verwirklichende Lösung für den Kraftbegrenzer im Kraftübertragungsweg im Verbindungsbereich zweier Strebenabschnitte ist durch die Ausbildung der Strebenabschnitte als Flachprofile gegeben, die sich im Verbindungsbereich überlappen und durch eine oder mehrere Befestigungsbolzen aneinander festgelegt werden können. Das an mindestens einem Strebenabschnitt vorgesehene Langloch weist dann einen Bereich auf, in den ein Befestigungsbolzen bei der Zugbelastung der Strebe hineingezogen wird, wobei dieser in der Weite kleiner ist als der Bolzendurchmesser. Der Befestigungsbolzen verursacht über diesen Längungsweg eine gleichmäßige Aufweitung bzw. Verformung des Langlochbereichs mit einem gleichbleibenden Kraftniveau. Dieses Kraftniveau kennzeichnet auch den Belastungswert der Knie des Insassen, der auf den Knieaufprallschutz prallt, diesen von sich wegdrückt und dabei die Längung der Strebe verursacht.

An einem Flachprofil können für einen konstanten Bewegungsablauf bei der Längung der Strebe hochragende Führungskanten zur verschiebbaren Aufnahme des anderen Strebenabschnitts vorgesehen werden, und ebenso können zwischen zueinander verschiebbaren Flächen der Flachprofile Platten mit vorbestimmtem Reibkoeffizienten eingelegt sein.

Eine weitere Möglichkeit für einen Kraftbegrenzer im Kraftüber­ tragungsweg des Verbindungsbereichs der Strebenabschnitte wird durch ein Stülprohr gebildet, dessen für ein Auseinanderziehen unter Energieabsorption notwendige Kraft vorherbestimmbar ist. Ebenso wäre im Verbindungsbereich der Strebenabschnitte an einem Strebenabschnitt eine endseitig einen Kolben aufweisende Stange zu verwirklichen, die in ein am anderen Strebenabschnitt ausgebildetes Rohr ragt, dessen Endabschnitt bei einer Verschiebebewegung des Kolbens unter Energieabsorption mit einer Krafteinleitung auf gleichem Kraftniveau aufgeweitet wird.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt um einen Querträger in einem Kraftwagenvorbau mit einer Strebe,

Fig. 2 in einem Diagramm den Krafteinleitungsverlauf bei der Längung der Strebe,

Fig. 3a ein Ausbildungsbeispiel zweier Strebenabschnitte mit Flachprofil und einem Kraftbegrenzer im Langloch einer Strebe,

Fig. 3b eine Seitenansicht der Flachprofile aus Fig. 3a,

Fig. 4 in einem weiteren Ausbildungsbeispiel ein Stülprohr als Kraftbegrenzer, und

Fig. 5 ein Ausbildungsbeispiel mit einem Verformungskolben in einem Rohr als Kraftbegrenzer.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kraftwagenvorbaus 1, in dem die Anordnung eines rohrförmigen Querträgers 2 mit einer Blickrichtung vom Fahrzeuginnenraum aus zu sehen ist, der an den beiden, hier nur in einem Abschnitt dargestellten A-Säulen 3 des Fahrzeugs, mit je einem Ende festgelegt ist. An diesem Querträger 2 ist eine Lenksäule 4 befestigt, die an ihrem oberen Ende das hier nicht dargestellte Lenkrad trägt. Des weiteren ist am Querträger 2 ein Knieaufprallschutz 5 für den Beifahrer befestigt, der zwei U-förmig gebogene Halter 6 aufweist, die zum Innenraum durch eine Prallplatte 7 überdeckt sind. Durch die Verbiegung der Halter 6 wird es möglich, daß die Prallplatte 7 bei Belastung während eines Crashes entsprechend der Konstruktion der Halter zurückweichen kann, und dabei Aufprallenergie abgebaut und die Kniebelastung reduziert wird. Der mögliche Weg der Prallplatte 7 nach oben und in Richtung Fahrzeugfront bei gleichzeitigem Energieabbau und mit einer begrenzten maximalen Krafteinwirkung auf die Knie des Insassen soll durch die Erfindung noch verbessert werden.

Als Verbindungsteil zwischen dem Querträger 2 und einem in Fahrzeuglängsrichtung im Fahrzeugboden erhaben ausgebildeten Mitteltunnel 8 ist eine Strebe 9 vorgesehen, durch die der Querträger bei einem Crash, der bei der Verformung des Kraftwagenvorbaus 1 ein Absenken des Mitteltunnels 8 bewirkt, ein Stück weit nach unten gezogen wird. Hierdurch wird auch die Lenksäule 4 nahe des Fahrers abgesenkt, was für dessen Aufprall auf das Lenkrad bzw. auf ein sich in dieser Zeit entfaltendes Lenkradgaskissen von Vorteil ist. Durch die Absenkung wird die Lenksäule 4 bei Belastung nicht nach oben weggedrückt, und auch das Gaskissen kann nicht entlang des Lenkradkranzes weggeschoben werden.

Bei einer erhöhten Zugkraft auf die Strebe 9 durch die Belastung der Lenksäule 4, des Knieaufprallschutzes 5, des Querträgers 2 oder anderer damit wirkverbundener Teile gibt die Strebe 9 in ihrem Verbindungsbereich 10 zweier Strebenabschnitte 11 und 12 nach. Um hierbei nach kurzer Zeit eine Krafteinleitung mit konstantem Kraftniveau 13 und einen ebenso konstanten Energieabbau erreichen zu können, ist im Verbindungsbereich 10 ein Kraftbegrenzer 14 vorgesehen.

Die Fig. 2 zeigt einen möglichen Kraftverlauf F über dem Längungswegs der Strebe 9. Die ansteigende Zugkraft auf die Strebe 9 führt zu einer leichten Längung, wobei nach dem Erreichen einer konstruktiv bestimmbaren Kraftschwelle 15, die den Maximalwert der einzuleitenden Kraft kennzeichnet, der Kraftbegrenzer 14 aktiviert wird, und dieser die Krafteinleitung wie auch den Energieabbau auf ein in der Höhe gleichmäßiges Kraftniveau 13 unter weiterer Längung der Strebe 9 begrenzt. Dies bedeutet, daß der Knieaufprallschutz 5 zusammen mit dem Querträger 2 bei der Belastung durch die Knie eines Insassen in Richtung zur Fahrzeugfront und nach oben verschoben werden kann, wobei Stoßenergie abgebaut wird, und die Gegenkraft auf den Insassen auf die Höhe des vorbestimmten Kraftniveaus 13 begrenzt ist. Die Höhe des Kraftniveaus 13 ist natürlich auf einen Wert eingestellt, bei dem der Insasse einer körperlich noch erträglichen Belastung ausgesetzt wird.

Die Fig. 3a und 3b zeigen ein Ausbildungsbeispiel für einen Kraftbegrenzer 14, bei dem die Strebenabschnitte 11 und 12 durch im Verbindungsbereich 10 aufeinanderliegende Flachprofile 16 und 17 gebildet sind, die durch zwei Schrauben 18 miteinander fest verbunden werden. Das Flachprofil 17 weist ein Langloch 19 auf, durch welches die Schraubenbolzen 20 ragen, die zudem Bohrungen 21 des anderen Flachprofils 16 durchgreifen. Bei einer Zugkraft auf die Strebe 9, die die Haltekraft der Schrauben 18 überschreitet, wird das Flachprofil 17 am Flachprofil 16 mit einem gewissen Reibwiderstand der Schrauben- und Mutternköpfe nach unten gezogen, wobei der obere der Schraubenbolzen 20 in einen Langlochbereich 22 hineingezogen wird, der eine gegenüber dem Schraubenbolzen 20 geringere Weite aufweist. Der Schraubenbolzen 20 verformt nun bei seiner weiteren Bewegung den Langlochbereich 22, wobei die hierfür notwendige Kraft auf die Höhe des gewollten Kraftniveaus 13 konstruktiv eingestellt ist.

Um eine gleichmäßige Verschiebebewegung zu erreichen, weist das Flachprofil 16 hochragende Führungskanten 23 zur verschiebbaren Aufnahme des Flachprofils 17 auf, und sind zwischen den zueinander verschiebbaren Flächen der Flachprofile 16 und 17 Platten 24 mit vorbestimmtem Reibkoeffizienten eingelegt.

In der Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung eines Kraftbegrenzers 14 dargestellt, welcher durch ein für sich bekanntes Stülprohr 25 gebildet wird, das als Verbindungsbereich 10 zwischen zwei Strebenabschnitten 11 und 12 vorgesehen ist. Das Stülprohr 25 hat die Eigenschaft, daß es bei Zugbelastung in Richtung seiner Längsachse unter Energieabsorption mit gleichbleibendem Widerstand auseinandergezogen werden kann.

Aus der Fig. 5 ist ein anderes Ausbildungsbeispiel eines verwendbaren Kraftbegrenzers 14 zu entnehmen, wobei ein Strebenabschnitt 12 in einer Stange 26 mit einem endseitigen Kolben 27 endet, der in den Hohlraum eines Rohres 28 am anderen Strebenabschnitt 11 hineinragt. Bei der Zugbelastung der Strebe 9 in Axialrichtung wird der Kolben 27 in einen Kunststoffeinsatz 29 im Endabschnitt des Rohres 28 unter gleichbleibendem Widerstand hineingezogen, und dieser unter Energieabsorption verformt.

Claims (7)

1. Kraftwagenvorbau, mit einem die beiden A-Säulen miteinander verbindenden Querträger zur Festlegung einer Lenksäule und eines Knieaufprallschutzes und mit einer Strebe, die sich vom Querträger zu einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Mitteltunnel erstreckt, und die zumindest zwei sich überlappende Strebenabschnitte aufweist, deren Verbindungsbereich bei Belastung während eines Crashes nach Überwinden einer Kraftschwelle in Längsrichtung unter Energieabsorption längbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich (10) ein Kraftbegrenzer (14) im Kraftübertragungsweg vorgesehen ist, durch den nach Überschreiten der Kraftschwelle (15), während eines vorgegebenen Längungsweges (s) der Strebe (9), ein Energieabbau auf einem gleichbleibenden Kraftniveau (13) erreicht wird, so daß ein Zurückweichen des stoßbelasteten Knieaufprallschutzes (5) zusammen mit dem Querträger (2) unter kraftbegrenztem Widerstand über eine vorbestimmte Wegstrecke erfolgt.

2. Kraftwagenvorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Strebenabschnitte (11, 12) durch im Verbindungsbereich (10) aufeinanderliegende Flachprofile (16 bzw. 17) gebildet sind.

3. Kraftwagenvorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strebenabschnitt (12) im Verbindungsbereich (10) ein Langloch (19) aufweist, in welches ein vom anderen Strebenabschnitt (11) abragender Befestigungsbolzen (20) eingreift, der bei der Längung der Strebe (9) in einen Langlochbereich (22) hineingezogen wird, der eine gegenüber dem Befestigungsbolzen (20) geringere Weite aufweist.

4. Kraftwagenvorbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flachprofil (16) hochragende Führungskanten (23) zur verschiebbaren Aufnahme des anderen Flachprofils (17) aufweist.

5. Kraftwagenvorbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zueinander verschiebbaren Flächen der Flachprofile (16, 17) Platten (24) mit vorbestimmtem Reibkoeffizienten eingelegt sind.

6. Kraftwagenvorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbereich (10) der Strebenabschnitte (11, 12) als unter Energieabsorption auseinanderziehbares Stülprohr (25) ausgebildet ist.

7. Kraftwagenvorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbereich (10) an einem Strebenabschnitt (12) eine endseitig einen Kolben (27) aufweisende Stange (26) aufweist, die in ein Rohr (28) am anderen Strebenabschnitt (11) ragt, dessen Endabschnitt bei einer Verschiebebewegung des Kolbens (27) unter Energieabsorption verformt wird.