DE19924617B4

DE19924617B4 - Energieabsorptionsvorrichtung an einem Kraftfahrzeug für einen Crashfall

Info

Publication number: DE19924617B4
Application number: DE1999124617
Authority: DE
Inventors: Carsten MÖKER
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: DE19924617A1

Abstract

Energieabsorptionsvorrichtung (1) an einem Kraftfahrzeug für einen Crashfall, mit wenigstens einer durch Kammerwände begrenzten Deformationskammer (6), die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs zur Absorption von Aufprallenergie verformbar ist, wobei der wenigstens einen Deformationskammer (6) ein in diese einblasender Gasgenerator zugeordnet und ein Fahrzeugaufprall durch einen Aufprallsensor ermittelbar und dadurch der Gasgenerator aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskammer (6) ein durch den einblasenden Gasgenerator darin aufschäumbares Schaumausgangsmaterial (7) zugeordnet ist dergestalt, daß die Deformationskammer (6) im Crashfall mit einem Schaumfüllmittel bestimmter Viskosität für eine Energieabsorption von Aufprallenergie zumindest teilweise füllbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieabsorptionsvorrichtung an einem Kraftfahrzeug für einen Crashfall nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der gattungsbildenden DE 23 64 300 A1 ist eine Energieabsorptionsvorrichtung offenbart, die eine durch Kammerwände begrenzte Deformationskammer zeigt, die mit einer gaserzeugenden Druckeinrichtung zusammenwirkt. Über eine Auslösevorrichtung wird ein Unfall sensiert, was wiederum zur Aktivierung der Druckeinrichtung führt. Durch den explosionsartigen Druckaufbau in der Deformationskammer wird diese dann verformt dergestalt, daß die Energieaufnahmeeffizienz der Deformationskammer erhöht wird.
Bei einer weiteren, bekannten Energieabsorptionsvorrichtung an einem Kraftfahrzeug für einen Crashfall ( DE 195 02 307 A1 ) ist ein energieabsorbierendes Deformationselement zwischen einem Stoßfänger und einem Längsträger eingebaut. Dieses Deformationselement umfaßt eine durch Kammerwände begrenzte Deformationskammer, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs verformbar ist. Die Deformationskammer enthält als Energieabsorber eine Füllung aus Aluminiumschaum. Der Aluminiumschaum ist hier als Füllmaterial in ausgehärteten Zustand enthalten.
In einer ähnlichen bekannten Anordnung ( DE 195 40 787 A1 ) sind Profilteile aus Blech als Längsträger, Querträger oder Aufpralldämpfer mit einem energieabsorbierenden Schaum, insbesondere einem PU-Schaum aufgeschäumt. Auch hier ist der Schaum von vorneherein und unabhängig von einem Crashfall als ausgehärtete Schaumfüllung enthalten.
Weiter ist ein Verkleidungsteil insbesondere für Blechtragteile bei Kraftfahrzeugen bekannt ( DE 196 44 075 A1 ), das eine profilierte Hohlstruktur aufweist, die vollständig mit Schaum ausgefüllt wird. Dazu wird eine schäumbare Masse in die Hohlstruktur eingebracht und durch Energiezufuhr, insbesondere durch Wärme-, Hochfrequenz- oder Mikrowellenenergie aufgeschäumt. Auch dieser Ausschäumvorgang wird unabhängig von einem Crashfall bei der Herstellung der Verkleidungsteile durchgeführt.
Zudem ist eine aufblasbare Karosserie bekannt ( DE 298 11 790 U1 ), bei der Front-, Heck- und Seitenteile ihre Stabilität durch eine Schaumstoffüllung erhalten, die bei der Karosserieherstellung unabhängig von einem Crashfall ausgeführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Ausführungsform für eine Energieabsorptionsvorrichtung an einem Kraftfahrzeug für einen Crashfall zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 sind der wenigstens einen Deformationskammer ein in diese einblasender Gasgenerator sowie ein dadurch darin aufschäumbares Schaumausgangsmaterial zugeordnet. Ein Fahrzeugaufprall ist durch einen Aufprallsensor ermittelbar. Durch ein relevantes Signal des Aufprallsensors ist dann der Gasgenerator aktivierbar dergestalt, daß das Schaumausgangsmaterial aufgeschäumt wird und die Deformationskammer mit dem Schaumfüllmittel bestimmter Viskosität für eine Energieabsorption füllbar ist.
Mit dieser Anordnung kann die Energieabsorption von Aufprallenergie dem Schweregrad des Aufpralls angepaßt durchgeführt werden. Beispielsweise kann diese bei einem weniger starken Aufprall nur durch Deformation der Deformationskammer durchgeführt werden. Bei einem stärkeren Aufprall, der mit dem Aufprallsensor entsprechend ermittelbar ist, wird die Deformationskammer für eine vermehrte Energieabsorption von Aufprallenergie crashbedingt ausgeschäumt.
Der Gasgenerator und das zugeordnete Schaumausgangsmaterial können direkt in einer Deformationskammer angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Deformationskammer so ausgebildet, daß sie im Crashfall unter Verringerung ihres Volumens verformbar ist. Zweckmäßig wird an einer Kammerwand wenigstens eine Schaumaustrittöffnung mit bestimmtem Querschnitt vorgesehen, durch die bei einer Kammerdeformation zumindest ein Teil der Schaumfüllung herausgedrückt wird. Je nach dem Verformungsverhalten, der Dimensionierung des Austrittquerschnitts und der Viskosität des verwendeten Schaums kann die Energieabsorption der Deformationskammer vorgegeben werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Deformationskammern in Krafteinwirkungsrichtung hintereinandergeschaltet. Damit kann die Energieabsorptionsfähigkeit der Anordnung insgesamt vergrößert werden. Durch die Anzahl und unterschiedliche Kammerauslegungen können Anpassungen an fahrzeugspezifische und crashspezifische Gegebenheiten durchgeführt werden.
Dazu können die hintereinandergeschalteten Deformationskammern unterschiedliche Volumina und/oder unterschiedliche Querschnitte für die Schaumaustrittöffnungen aufweisen. Zudem können in den hintereinandergeschalteten Deformationskammern unterschiedliche Schaumqualitäten, insbesondere mit unterschiedlichen Viskositäten für dick- oder dünnmassige Schäume verwendet werden. Die vorstehenden Merkmale ergeben in ihren unterschiedlichen Kombinationen ein unterschiedliches Abstütz- und Energieabsorptionsverhalten. Damit sind vorteilhaft große Dimensionierungsfreiräume geschaffen.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die einzelnen, den jeweiligen Deformationskammern zugeordneten Gasgeneratoren oder Gasgeneratorstufen je nach den Crashbedingungen nicht oder in geeigneten Kombinationen oder zeitversetzt aktivierbar sind. Es sind bereits Crashsensoren auch in der Art von Pre-Crash-Sensoren bekannt, mit denen die Art und der Schweregrad eines Aufpralls detektierbar ist. Beispielsweise soll bei einem Fußgängeraufprall ein Frontbereich eines Fahrzeugs möglichst nachgiebig sein, um Verletzungen des Fußgängers zu verhindern oder zu reduzieren. Für diesen Fall wird gegebenenfalls keiner der Gasgeneratoren aktiviert. Bei einem Fahrzeugaufprall auf ein festes Hindernis bei höheren Geschwindigkeiten ist es für einen Insassenschutz dagegen vorteilhaft, den Aufprallbereich durch die Schaumfüllungen der Deformationskammern auszusteifen, so daß dann gegebenenfalls alle verfügbaren Gasgeneratoren der hintereinandergeschalteten Deformationskammern aktiviert werden.
Grundsätzlich können die vorstehend erläuterten Energieabsorptionsvorrichtungen an allen crashbedingt deformierenden Fahrzeugteilen eingesetzt werden. Eine besonders wirksame Ausführungsform ergibt sich bei einer Anordnung wenigstens einer solchen Deformationskammer in einem Längsträger der Fahrzeug-Tragstruktur. Eine solche Deformationskammer kann dabei einfach in einem Hohlträger durch kammerbegrenzende Schottwände ausgebildet werden. Vorzugsweise werden so zwei oder mehrere Deformationskammern im Längsträger hintereinander ausgebildet. Die Deformationskammern können dabei unter Volumenreduzierung bei einem Frontaufprall deformieren, wenn der Längsträger z. B. ein an sich bekanntes Faltbeulverhalten aufweist.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine Energieabsorptionsvorrichtung 1, die hier beispielhaft an einem Längsträger 2 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. An ein vorderes Längsträgerende schließt sich ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufender Querträger 3 an, der von einer Kunststoff-Außenabdeckung 4, die hier lediglich strichliert eingezeichnet ist, abgedeckt ist.
Der Längsträger 2 weist an seinem vorderen, dem Querträger 3 zugewandtem Ende einen herkömmlichen Pralldämpfer 5 auf.
Im Anschluß an den Pralldämpfer 5 sind in dem als Hohlträger ausgebildeten Längsträger 2 hier beispielhaft drei Deformationskammern 6 hintereinander angeordnet. Wie dies der einzigen Figur zu entnehmen ist, weisen diese Deformationskammern 6 jeweils unterschiedliche Volumina auf.
In den Deformationskammern befindet sich ein aufschäumbares Schaumausgangsmaterial 7. Zum Aufschäumen des Schaumausgangsmaterials 7 ist jeder dieser Deformationskammern 6 ein hier nicht dargestellter, in die Deformationskammern 6 einblasender Gasgenerator zugeordnet. Alternativ dazu kann auch lediglich ein in Zeitstufen aktivierbarer Gasgenerator vorgesehen sein.
Die Deformationskammern 6 können mit unterschiedlichem Schaumausgangsmaterial 7 gefüllt sein, z. B. mit unterschiedlicher Viskosität für dick- oder dünnmassige Schäume.
Wie dies der einzigen Figur weiter zu entnehmen ist, weisen die Deformationskammern 6 jeweils eine Schaumaustrittöffnung 8 auf, die in den einzelnen Deformationskammern 6 jeweils unterschiedliche Öffnungsdurchmesser aufweisen.
Im Falle eines Fahrzeugaufpralls aus der Richtung des Pfeiles 9 wird ein hier nicht dargestellter Aufprallsensor aktiviert. Entsprechend dem erfaßten Aufprallsignal werden beispielsweise über eine Steuereinheit die Gasgeneratoren so angesteuert, daß die Deformationskammern 6 mit einer definierten Schaumfüllmittelmenge für eine Energieabsorption von Aufprallenergie zumindest teilweise gefüllt werden. Damit findet in Abhängigkeit von der Schwere des ermittelten Aufpralls eine genau abgestimmte Energieabsorption durch entsprechend zugeordnetes Aussteifen der Deformationskammern 6 mit entsprechenden Schaumfüllungen statt.
Die Deformationskammern 6 werden durch die Längsträgerdeformation im Crashfall in ihrem Volumen verringert, wobei durch diese Kammerdeformation zumindest ein Teil der Schaumfüllung durch die Schaumaustrittöffnungen 8 herausgedrückt wird. Je nach dem Verformungsverhalten, der Dimensionierung des Austrittquerschnitts und der Viskosität des verwendeten Schaums kann die Energieabsorption der Deformationskammern 6 vorgegeben werden.

1: Energieabsorptionsvorrichtung
2: Längsträger
3: Querträger
4: Kunststoff-Außenabdeckung
5: Pralldämpfer
6: Deformationskammern
7: Schaumausgangsmaterial
8: Schaumaustrittöffnung
9: Pfeil

Claims

Energieabsorptionsvorrichtung (1) an einem Kraftfahrzeug für einen Crashfall, mit wenigstens einer durch Kammerwände begrenzten Deformationskammer (6), die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs zur Absorption von Aufprallenergie verformbar ist, wobei der wenigstens einen Deformationskammer (6) ein in diese einblasender Gasgenerator zugeordnet und ein Fahrzeugaufprall durch einen Aufprallsensor ermittelbar und dadurch der Gasgenerator aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskammer (6) ein durch den einblasenden Gasgenerator darin aufschäumbares Schaumausgangsmaterial (7) zugeordnet ist dergestalt, daß die Deformationskammer (6) im Crashfall mit einem Schaumfüllmittel bestimmter Viskosität für eine Energieabsorption von Aufprallenergie zumindest teilweise füllbar ist.
Energieabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Deformationskammer (6) unter Verringerung ihres Volumens verformbar ist und wenigstens eine Schaumaustrittöffnung (8) mit bestimmtem Querschnitt vorgesehen ist.
Energieabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Deformationskammern (6) hintereinandergeschaltet sind.
Energieabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationskammern (6) unterschiedliche Volumina aufweisen.
Energieabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationskammern (6) unterschiedliche Querschnitte für Schaumaustrittöffnungen (8) aufweisen.
Energieabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationskammern (6) unterschiedliche Schaumqualitäten, insbesondere mit unterschiedlicher Viskositäten für dick- oder dünnmassige Schäume aufweisen.
Energieabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationskammern (6) unterschiedliche und/oder in Zeitstufen aktivierbare Gasgeneratoren aufweisen.
Energieabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Deformationskammer (6) in einem Längsträger (2) der Fahrzeug-Tragstruktur angeordnet ist, indem der Längsträger (2) als Hohlträger die Deformationskammer (6) begrenzende Schottwände aufweist.
Energieabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Deformationskammern (6) im Längsträger (2) hintereinanderliegend gebildet sind.
Energieabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger (2) bei einer crashbedingten Längsbelastung ein Faltbeulverhalten aufweist.