DE19756334A1 - Energieabsorbierendes Deformationsprofil für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Energieabsorbierendes Deformationsprofil für ein KraftfahrzeugInfo
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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.
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Also Published As
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