DE19756334A1 - Energieabsorbierendes Deformationsprofil für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein energieabsorbierendes Deformations­ profil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere bei einem Knieschutz für eine Unterseite eines Cockpitbereiches, mit wenigstens zwei wabenartig gestalteten Hohlprofilabschnitten, die längs einer gemeinsamen Deformationsachse aneinander anschließen, sowie mit einem Anbindungsprofilabschnitt zur Festlegung des Deformations­ profiles an einem Trägerteil einer Karosserietragstruktur, ins­ besondere an einem Cockpitquerträger.

Ein solches energieabsorbierendes Deformationsprofil ist aus der Zeitschrift "automotive engineering", Heft Januar 1997, Seite 139 bekannt. Das bekannte Deformationsprofil ist bei einem Knie­ schutz für eine Unterseite eines Cockpitbereiches eines Perso­ nenkraftwagens angewandt. Das energieabsorbierende Deformations­ profil ist aus Aluminium hergestellt und weist drei die energie­ absorbierende Deformation übernehmenden Hohlprofilabschnitte auf, die jeweils wabenartig gestaltet sind. Die Hohlprofilab­ schnitte sind in Deformationsrichtung hintereinander angeordnet. Das Deformationsprofil weist außerdem einen Anbindungsprofilab­ schnitt auf, der mit einer hohen Steifigkeit versehen ist und zur Festlegung des Deformationsprofiles an einem Cockpitquerträ­ ger der Karosserietragstruktur dient. Aufgrund des steifen An­ bindungsprofilabschnittes ist eine weitere Energieabsorptions­ wirkung des Knieschutzes zu dem Zeitpunkt nicht mehr gegeben, zu dem die drei wabenartigen Hohlprofilabschnitte auf Block zusam­ mengedrückt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein energieabsorbierendes Deforma­ tionsprofil der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine ge­ genüber dem Stand der Technik erhöhte Energieabsorptionsfähig­ keit aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Anbindungsprofilab­ schnitt energieabsorbierend deformierbar gestaltet ist. Durch die zusätzliche Energieabsorptionswirkung des Anbindungspro­ filabschnittes wird ein ergänzender Deformationsweg zur Verfü­ gung gestellt, der die Energieabsorptionsfähigkeit des gesamten Deformationsprofiles erhöht. Dieser zusätzliche Deformationsweg fehlt bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Deformations­ profil, da dort der Anbindungsprofilabschnitt steif und unnach­ giebig gestaltet ist. Der vergrößerte Deformationsweg verhindert zudem einen plötzlichen Kraftanstieg nach Ausnutzung des gesam­ ten Verformungsweges der Hohlprofilabschnitte aufgrund der ent­ stehenden Blockbildung.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Hohlprofilabschnitte re­ lativ zu dem Anbindungsprofilabschnitt derart versetzt angeord­ net, daß die Deformationsachse in Abstand zu dem Trägerteil der Karosserietragstruktur verläuft. Durch diese Ausgestaltung greift die Wirkrichtung der energieabsorbierenden Deformation der Hohlprofilabschnitte in Abstand zu dem Trägerteil an, wo­ durch ein entsprechendes Moment in das Trägerteil eingeleitet wird. Es kann daher ein zusätzlicher Deformationsweg seitlich neben dem Trägerteil genutzt werden, da die Deformationsrichtung sich am Trägerteil vorbeibewegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die energieabsorbie­ rende Deformation des Anbindungsprofilabschnittes derart ausge­ legt, daß ein Kraftniveau zur Deformierbarkeit des Anbindungs­ profilabschnittes höher liegt als ein Kraftniveau zur Deformier­ barkeit der wabenartigen Hohlprofilabschnitte. Dadurch wird ge­ währleistet, daß bei einer Deformation zunächst die wabenartigen Hohlprofilabschnitte und anschließend der Anbindungsprofilab­ schnitt deformiert wird, so daß bei einer entsprechenden Auf­ prallbelastung des Kraftfahrzeuges zunächst der Verformungsweg der wabenartigen Hohlprofilabschnitte ausgenützt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Anbindungspro­ filabschnitt mit einem parallelogrammartigen Wirkquerschnitt versehen. Dadurch wird gewährleistet, daß die Hohlprofilab­ schnitte sich auch nach vollständiger Kompression auf Block nicht um das Trägerteil schwenken, sondern vielmehr eine weitere Bewegung in Richtung der Deformationskraft durchführen. Dadurch läßt sich eine weitgehend rechteckige Kraft-Weg-Kennlinie bei dynamischer Beaufschlagung erzielen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Anbindungspro­ filabschnitt einen einen Vierkantquerträger teilweise umschlie­ ßenden, winklig gestalteten Anlagebereich auf. Dadurch wird eine sichere Festlegung des Anbindungsprofilabschnittes und damit des Deformationsprofiles am Querträger erzielt, ohne den zur Verfü­ gung stehenden Deformationsweg zu reduzieren.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von be­ vorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Deformationsprofiles, das an einem Trägerteil einer Karosserietragstruktur eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist,

Fig. 2 in einem Querschnitt ein weiteres Deformationsprofil ähnlich Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Deformationsprofiles ähnlich Fig. 1 und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä­ ßen Deformationsprofiles ähnlich Fig. 3.

Ein Deformationsprofil, wie es in nachfolgend näher beschriebe­ nen, unterschiedlichen Ausführungsformen anhand der Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, ist in einen Knieschutz für eine Unterseite ei­ nes Cockpitbereiches in einem Fahrzeuginnenraum eines Personen­ kraftwagens integriert. Ein solcher Cockpitbereich weist in an sich bekannter Weise einen Cockpitquerträger auf, der sich als Trägerteil und damit als tragendes Bauteil quer zur Fahrzeug­ längsrichtung über die Breite des Cockpitbereiches erstreckt und kraftübertragend mit seitlichen Tragsäulen einer Karosserie­ tragstruktur verbunden ist. Da die grundsätzliche Anordnung ei­ nes Cockpitquerträgers innerhalb eines Cockpitbereiches sowie relativ zu einer Karosserietragstruktur eines Personenkraftwa­ gens bekannt ist, ist hierauf in der zeichnerischen Darstellung nicht näher eingegangen. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 weist der Cockpitquerträger 1 ein Vierkantprofil auf und ist mit einer Mittellängsachse 2 versehen. An dem Cock­ pitquerträger 1 ist gemäß Fig. 1 ein energieabsorbierendes De­ formationsprofil festgelegt, das einstückig als Leichtmetall­ strangpreßprofil, vorzugsweise als Aluminiumprofil, gestaltet ist. Mit den freien Enden zweier Deformationsprofile, die vor­ zugsweise im Bereich der Knieaufschlagpunkte angeordnet werden, wird ein als Lastverteiler ausgebildeter, plattenförmiger Knie­ schutz gehalten, der sich über die Breite des Fahrer- und/oder des Beifahrerraumes des Cockpitbereiches erstrecken kann. Das Deformationsprofil ragt von dem Cockpitquerträger 1 aus nach un­ ten und etwa in Fahrzeuglängsrichtung in einen Fußraum hinein schräg nach hinten ab. Die Schnittdarstellung gemäß den Fig. 1 bis 4 stellt somit einen Querschnitt dar, der in einer verti­ kalen Fahrzeuglängsebene durch den Cockpitquerträger und das De­ formationsprofil gelegt ist.

Das Deformationsprofil weist zwei wabenartig gestaltete Hohlpro­ filabschnitte 6, 8 auf, die längs einer Deformationsachse 7 und damit in Wirkrichtung F einer Deformationskraft hintereinander angeordnet sind. Da das gesamte Deformationsprofil einstückig gestaltet ist, gehen auch die Hohlprofilabschnitte 6 und 8 ein­ stückig ineinander über. Die Wirkrichtung F einer Deformations­ kraft ist definiert durch das Auftreffen des Knieschutzes bei einem Fahrzeugfrontalaufprall auf Kniebereiche eines Beifahrers, so daß die Wirkrichtung F die Relativbewegung der Kniebereiche relativ zu dem Deformationsprofil definiert. An den in Wirkrich­ tung F vorderen Hohlprofilabschnitt 3 schließt ein Anbindungs­ profilabschnitt 3 an, der ebenfalls einstückig von dem Hohlpro­ filabschnitt 6 aus fortgeführt ist. Der Anbindungsprofilab­ schnitt 3 erstreckt sich nicht wie die Hohlprofilabschnitte 6 und 8 symmetrisch zur Deformationsachse 7, sondern ist vielmehr exzentrisch dazu angeordnet, indem er seitlich von der Deforma­ tionsachse weggeführt ist. Der Anbindungsprofilabschnitt 3 weist einen winkelförmigen Anlagebereich 5 auf, der den Cockpit­ querträger 1 über einen Teil seines Umfangs bündig umschließt. Der Anlagebereich 5 ist mittels nicht dargestellter Befesti­ gungsmittel, insbesondere mittels mechanischer Befestigungsele­ mente oder mittels Klebe-, Löt- oder Schweißverbindungen, an dem Cockpitquerträger 1 fixiert. Der Anlagebereich ist mit dem Hohl­ profilabschnitt 6 über einen Deformationsbereich 4 des Anbin­ dungsprofilabschnittes 3 verbunden, der als Hohlprofil mit parallelogrammförmigem Querschnitt versehen ist.

Dieser Deformationsbereich des Anbindungsprofilabschnittes ist zusätzlich zu den Hohlprofilabschnitten 6 und 8 energieabsorbie­ rend deformierbar, wobei das durch den Deformationsbereich 4 ge­ bildete parallelogrammförmige Tragwerk stabiler gestaltet ist als die wabenförmigen Hohlprofilabschnitte 6 und 8. Dadurch wird gewährleistet, daß bei entsprechenden Aufprallbelastungen zu­ nächst die Hohlprofilabschnitte 6 und 3 deformiert werden, bevor anschließend auch der Deformationsbereich 4 deformiert wird. Die Anordnung der Wandungen des Deformationsbereiches 4 ist derart gestaltet, daß die Wirkrichtung F der Deformationskraft auch bei einer Deformation des Deformationsbereiches 4 längs der Deforma­ tionsachse 7 beibehalten wird, so daß das gesamte Deformations­ profil zumindest teilweise am Cockpitquerträger 1 vorbeibewegt wird, um entsprechende Aufprallbelastungen unter Deformations­ wirkung aufzunehmen. Wie anhand der Fig. 1 erkennbar ist, befin­ det sich die Deformationsachse 7 in einem Abstand L zu der Mit­ tellängsachse des Cockpitquerträgers 1, so daß bei entsprechen­ den Deformationsbelastungen des Deformationsprofiles ein Torsi­ onsmoment auf den Cockpitquerträger 1 ausgeübt wird.

Das Deformationsprofil 3a, 4a, 6a, 8a gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem Deformationsprofil 3, 4, 6, 8 nach Fig. 1, so daß nachfolgend lediglich auf die unterschiedliche Gestaltung dieses Deformationsprofiles eingegangen wird. Einziger Unter­ schied zu dem Deformationsprofil nach Fig. 1 ist es, daß der De­ formationsbereich 4a des Anbindungsprofilabschnittes 3a zusätz­ lich mit einem S-förmig gekrümmten Quersteg 9 versehen ist, der den Hohlraum des Deformationsbereiches 4a etwa parallel zur De­ formationsachse 7 durchsetzt. Die S-förmige Krümmung des Quer­ steges 9 gewährleistet eine gezielte Deformierbarkeit, wobei das Kraftniveau zur Deformation des Anbindungsprofilabschnittes 4a aufgrund dieses zusätzlichen Quersteges 9 gegenüber dem Kraftni­ veau des Anbindungsprofilabschnittes 3 nach Fig. 1 erhöht ist. Durch diesen Quersteg 9 findet somit gegenüber den Deformations­ profil nach Fig. 1 ein zusätzlicher Energieabbau innerhalb des Anbindungsprofilabschnittes 3a auf entsprechend höherem Kraftni­ veau statt. Im übrigen entspricht das Deformationsprofil dem be­ schriebenen Deformationsprofil nach Fig. 1, so daß für nähere Erläuterungen auf die Beschreibung zur Fig. 1 verwiesen werden kann.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 stimmen die Hohlprofilabschnitte 6b, 8b bzw. 6c, 3c mit den zuvor beschrie­ benen Hohlprofilabschnitten 3, 8 bzw. 6a, 8a gemäß den Fig. 1 und 2 überein. Auch der Anbindungsbereich 5 entspricht jeweils den zuvor beschriebenen Anbindungsbereichen 5. Gegenüber den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 sind bei beiden Aus­ führungsformen jeweils lediglich die Anbindungsprofilabschnitte 3b bzw. 3c unterschiedlich gestaltet. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist der Deformationsbereich 4b des Anbindungspro­ filabschnittes 3b einen polygonalen Querschnitt auf, wobei sich ein an den Hohlprofilabschnitt 6b anschließender erster Profil­ schenkel längs der Deformationsachse 7 und ein zweiter Profil­ schenkel des Deformationsbereiches 4b rechtwinklig zur Deforma­ tionsachse 7 zur Seite hin erstreckt. Auch der Deformationsbe­ reich 4b ist gegenüber der Deformationsachse 7 seitlich versetzt angeordnet, so daß die nicht näher dargestellte Mittellängsachse des Cockpitquerträgers 1 den gleichen Abstand L (nicht darge­ stellt) zur Deformationsachse 7 aufweist wie bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Anbindungsprofilab­ schnitt 3c mit einem Deformationsbereich 4c versehen, der eben­ falls als Hohlprofil gestaltet ist. Der Deformationsbereich 4c weist jedoch gekrümmte Wandungen und damit gekrümmte Profil­ schenkel auf, die bei entsprechenden Aufprallbelastungen eine Drehung der Hohlprofilabschnitte 6c und 8c nach ihrem Zusammen­ drücken auf Block um den Cockpitquerträger 1 herum bewirken. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt somit keine Fortführung der Wirkrichtung des Deformationsweges längs der Deformationsachse 7 nach dem vollständigen Zusammendrücken der Hohlprofilabschnitte 6c und 8c, sondern vielmehr eine kreisförmige Schwenkbewegung über einen bestimmten Winkel an dem Cockpitquerträger 1 vorbei.

Claims (5)

1. Energieabsorbierendes Deformationsprofil für ein Kraftfahr­ zeug, inbesondere bei einem Knieschutz zur eine Unterseite eines Cockpitbereiches, mit wenigstens zwei wabenartig gestalteten Hohlprofilabschnitten, die längs einer gemeinsamen Deformati­ onsachse aneinander anschließen, sowie mit einem Anbindungspro­ filabschnitt zur Festlegung des Deformationsprofiles an einem Trägerteil einer Karosserietragstruktur, insbesondere an einem Cockpitquerträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Anbindungsprofilabschnitt (3, 3a, 3b, 3c) energieabsorbie­ rend deformierbar gestaltet ist.

2. Deformationsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofilabschnitte (6, 8; 6a, 8a; 3b, 8b; 6c, 8c) relativ zu dem Anbindungsprofilabschnitt (3, 3a, 3b, 3c) derart versetzt angeordnet sind, daß die Deformationsachse (7) in Abstand zu dem Trägerteil (1) der Karosserietragstruktur verläuft.

3. Deformationsprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Deformation es Anbindungsprofilab­ schnittes (3, 3a, 3b, 3c) derart ausgelegt ist, daß ein Kraftni­ veau zur Deformierbarkeit des Anbindungsprofilabschnittes (3, 3a, 3b, 3c) höher liegt als ein Kraftniveau zur Deformierbarkeit der wabenartigen Hohlprofilabschnitte (6, 8; 6a, 8a; 6b, 8b; 6c, 8c).

4. Deformationsprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anbindungsprofilabschnitt (3, 3a) mit einem parallelogramm­ artigen Wirkquerschnitt versehen ist.

5. Deformationsprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anbindungsprofilabschnitt (3, 3a, 3b, 3c) einen einen Vier­ kantquerträger (1) teilweise umschließenden, winklig gestalteten Anlagebereich (5) aufweist.