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Technisches
Fachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Karosserieaufbau eines Kraftfahr
zeugs, insbesondere einen Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs,
welcher dazu ausgelegt ist, die auf Fahrzeuginsassen wirkende Verlangsamung
zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls zu minimieren, nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 der Anmeldung.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
den vergangenen Jahren wurden verschiedene Vorschläge hinsichtlich
des Karosserieaufbaus von Kraftfahrzeugen gemacht, um den Schutz
der Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls zu maximieren.
Beispielsweise wurden Vorschläge
gemacht, um die Verlangsamung des Teils der Fahrzeugkarosserie zu
minimieren, welcher von Fahrzeuginsassen besetzt ist, indem die Deformation
des übrigen
Teils der Fahrzeugkarosserie geeignet gewählt wurde, und indem verhindert wurde,
dass sich der erstgenannte Teil der Fahrzeugkarosserie deformiert
(siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegung JP 7-101354 A).
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Wenn
ein Fahrzeuginsasse durch einen Anschnallgurt im Sitz zurückgehalten
wird, beginnt die nach vorne gerichtete Trägheitskraft, welche auf den Fahrzeuginsassen
zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls wirkt, erst dann anzuwachsen,
wenn der Fahrzeuginsasse vollkommen von seinem Anschnallgurt zurückgehalten
wurde. Da der Anschnallgurt zwangsläufig eine bestimmte Elastizität aufweist,
erreicht die auf den Fahrzeuginsassen wirkende Verlangsamung einen
Maximalwert, wenn der Fahrzeuginsasse nach vorne geworfen wird und wenn
die maximale Dehnung des Anschnallgurts erreicht ist. Der Maximalwert
wird größer, wenn
die nach vorne gerichtete Bewegung des Fahrzeuginsassen unter der
Trägheitskraft
zunimmt, und es ist bekannt, dass dieser erheblich die durchschnittliche Verlangsamung
der Fahrzeugkarosserie überschreitet.
Deshalb ist es zur Minimierung des Stoßes, welchen der Fahrzeuginsasse
zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls erfährt, erforderlich, den zeitlichen Verlauf
der Verlangsamung der Fahrzeugkarossierie derart zu gestalten, dass
die Zeitverzögerung
des Anstiegs der Verlangsamung des Fahrzeuginsassen bezüglich der
Verlangsamung der Fahrzeugkarosserie minimiert wird.
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Demgemäß haben
die Erfinder durch Durchführung
von Simulationen entdeckt, dass bei einem bestimmten Deformationshub
der Fahrzeugkarosserie zur Aufnahme des Stoßes bei einem Fahrzeugaufprall
der Spitzenwert der Verlangsamung des Fahrzeuginsassen kleiner ist,
wenn die Verlangsamung der Fahrzeugkarosserie anfangs stark zunehmen
kann und dann schrittweise auf einen konstanten Wert beschränkt wird,
als dies der Fall ist, wenn die Verlangsamung der Fahrzeugkarosserie
von einer frühen
Stufe des Aufpralls an konstant gehalten wird oder lediglich schrittweise
ansteigen kann.
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Aus
der
DE 691 10 872
T2 ist ein Karosserieaufbau mit als Deformationselement
ausgebildeten Längsträgern bekannt,
die verschiedene Abschnitte aufweisen, die im Fall einer Fahrzeugkollision
nacheinander deformiert werden und so einen progressiven Kraftverlauf über den
Deformationsweg realisieren.
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Aus
der
DE 37 40 402 C2 und
der
DE 28 45 548 C2 sind
Karosserieelemente mit verschiedenen Abschnitten bekannt, die sich
im Fall einer Kollision zur Energieumwandlung nacheinander deformieren.
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Aus
der
FR 2 272 865 A1 ,
welche mit der
US 3 912 295 korrespondiert,
ist bekannt, dass Deformationselemente im Laufe einer Deformation
einen unregelmäßigen Lastverlauf
mit einem anfänglichen Maximum
aufweisen.
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Kurzer Abriß der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, einen Karosserieaufbau für ein Kraftfahrzeug
bereit zu stellen, der das Verletzungsrisiko von Fahrzeuginsassen
im Fall eines Zusammenstoßes
minimiert, insbesondere den zeitlichen Verlauf der Verzögerungskräfte, die
im Rahmen einer Verzögerung
zwangsläufig
auf den Körper
eines Fahrzeuginsassen wirken, so optimiert, dass Maxima reduziert
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Karosserieaufbau mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Somit
kann der Zeitverlauf der Reaktionskraft gewählt werden, indem sich der
Deformationsmodus des Reaktionskraft-erzeugenden Elements nacheinander
von einer Faltdeformation, welche eine relativ hohe Reaktionslast
mit sich bringt, zu einer Knick- oder Falt-Deformation ändert, welche
eine höhere
deformationsauslösende
Last aufweist, als die durch den ersten Abschnitt erzeugte Reaktionslast, jedoch
eine beträchtlich
niedrigere plastische Deformationslast. Deshalb kann die Verlangsamung
des Passagierabteils der Fahrzeugkarosserie in einer frühen Phase
des Fahrzeugaufpralls stark vergrößert werden und kann in Anschluss
an ein Intervall einer starken Abnahme auf einem im wesentlichen
konstanten Niveau gehalten werden. Insbesondere dann, wenn der erste
Abschnitt einen Spannungskonzentrationsabschnitt aufweist, um die
deformationsauslösende
Last des ersten Abschnitts näherungsweise
gleich der durchschnittlichen Reaktionslast zu machen, kann die
deformationsauslösende Last
verkleinert werden und es kann eine konstante Reaktionslast im wesentlichen über den
gesamten Deformationshub erzeugt werden.
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Typischerweise
umfaßt
der erste Abschnitt ein sich in Längsrichtung erstreckendes Hohlelement,
welches für
eine Falt-Deformation mit gleichmäßigem Zusammenfalten seiner
Wände ausgelegt ist.
Das Material umfaßt
bevorzugt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, kann jedoch auch
aus anderen Materialien hergestellt sein, welche die erforderlichen
Deformationseigenschaften aufweisen. Um die deformationsauslösende Last
des ersten Abschnitts zu verringern und im wesentlichen gleich der plastischen
Deformationslast des ersten Abschnitts zu machen, kann der erste
Abschnitt mit einem Spannungskonzentrationsabschnitt versehen sein.
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Die
Knick- oder Falt-Deformation des zweiten Abschnitts kann durch jede
beliebige bekannte Anordnung bewirkt werden. Beispielsweise kann
der zweite Abschnitt ein sich in Längsrichtung erstreckendes Hohlelement
umfassen, welches für
eine Faltdeformation durch gleichmäßiges Falten seiner Wände ausgebildet
ist. Alternativ kann der zweite Abschnitt ein Paar gabelförmiger Trägerabschnitte
aufweisen, welche derart ausgelegt sind, dass sie sich durch Knicken
unter Kompressionslast voneinander weg biegen, oder einen Hauptträgerabschnitt
und einen Hilfsträgerabschnitt
aufweisen, welcher eine Knick-Deformation des Hauptträgerabschnitts
in eine Richtung führt.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfaßt
das in Längsrichtung
verlaufende Element ein Seitenelement, welches sich von jeder Seite
eines Maschinenraums zu einem unteren Teil eines Passagierabteilbodens
erstreckt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Fahrzeugkarosserie gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Seitenelements der
vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
Schnittansicht entlang Linie III-III aus 2 ist;
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4a–4c schematische
Seitenansichten sind, welche den Deformationsvorgang des Seitenelements
zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls zeigen;
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5 ein
Graph ist, welcher den zeitlichen Verlauf der Veränderung
der Verlangsamung zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls zeigen;
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6 eine
Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Seitenelements eines
zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
Schnittansicht entlang Linie VII-VII aus 6 ist;
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8 ein
Graph ist, welcher den zeitlichen Verlauf der Änderung der Verlangsamung zum
Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls im zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9a–9c schematische
Seitenansichten sind, welche den Deformationsvorgang des Seitenelements
des zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls
zeigen;
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10 eine
Ansicht ähnlich 2 ist,
welche ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11a–11c schematische Seitenansichten sind, welche
den Deformationsvorgang des Seitenelements des dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls
zeigen; und
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12 ein
Graph ist, welcher den zeitlichen Verlauf der Änderung der Verlangsamung zum
Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls im dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine Skizze eines Seitenelements für ein Kraftfahrzeug gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses Seitenelement 1 besteht beispielsweise
aus einem stranggepreßten Aluminium-Legierungselement
und erstreckt sich in Längsrichtung
von jeder Seite eines Maschinenraums 2 aus zu einem unteren
Ende eines Bodens 3 eines Passagierabteils. Das Material
für das
Seitenelement 1 sowie für
die weiteren Elemente ist nicht auf die vorstehend erwähnte stranggepreßte Aluminiumlegierung
beschränkt,
sondern kann auch weitere Materialien umfassen, welche auch andersartig
bearbeitet sein können.
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Mit
Bezug auf 2 und 3 umfaßt das Seitenelement 1 ein
hohles Stangenelement mit vier Zellen (zwei-mal-zwei) mit kastenartigen
(rechteckigen) Querschnitten, und umfaßt einen gebogenen Abschnitt 6,
welcher durch einen Schlitz 5 bestimmt ist. Der Schlitz 5 teilt
mittig die Wandstärke
einer in einem vertikalen Mittelteil des Querschnitts vorgesehenen
horizontalen Rippe 4 über
eine bestimmte Strecke in Längsrichtung.
Das Seitenelement 1 ist in einem in Längsrichtung verlaufenden Mittelabschnitt leicht
geöffnet
und umfaßt
einen relativ kurzen Faltabschnitt 8, welcher mit einem
vorderen Ende des gebogenen Abschnitts 6 über eine
Schubplatte 7 verbunden ist.
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Der
Faltabschnitt 8 (oder der erste Abschnitt des Seitenelements 1)
ist mit Spannungskonzentrationsabschnitten 9 versehen,
welche durch Sicken, Kerben oder dergleichen definiert sind, um
die Auslöselast
für Kompressionsdeformation
(Quetschgrenze) auf einen Wert nahe der durchschnittlichen Reaktionslast
(plastische Deformationsfestigkeit) abzusenken. Das vordere Ende
des Faltabschnitts 8 ist mit einem Stoßträger 10 verbunden,
der sich quer über
die Breite der Fahrzeugkarosserie erstreckt. Beispiele von Elementen,
welche als Faltabschnitt 8 dienen können, können in verschiedenen früheren Offenlegungen
(japanische Patentoffenlegungen JP 7-101354 A, JP 4-310477 A und
JP 58-89475 A und japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. JP 5-12361
U) gefunden werden. Der Inhalt dieser vorherigen japanischen Patent-
und Gebrauchsmusteranmeldungen sind in dieser Anmeldung durch Bezugnahme
mit eingeschlossen.
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Die
durchschnittliche Reaktionslast, welche bei einer plastischen Deformation
des Faltabschnitts 8 erzeugt wird, ist derart gewählt, dass
sie geringfügig
kleiner als die Last ist, welche eine Knickdeformation des gebogenen
Abschnitts 6 des Seitenelements 1 bei einer Kompressionsbelastung
auslöst,
und die durchschnittliche Reaktionslast, welche während der Deformation
des gebogenen Abschnitts 6 erzeugt wird ist derart gewählt, dass
sie beträchtlich
kleiner als die durchschnittliche Reaktionslast des Faltabschnitts 8 ist.
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Der
gebogene Abschnitt 6 (oder der zweite Abschnitt des Seitenelements 1)
ist nicht auf eine Kombination eines Trägerpaars beschränkt, welche zu
einer horizontalen Linie symmetrisch sind, sondern kann auch von
einem Einzelträger
gebildet sein und dieselbe Funktion erreichen. Es ist allerdings
im Hinblick darauf, dass man eine stabile Knickdeformation bei horizontaler
Belastung von dem vorderen Ende aus erreicht, erwünscht, ein
Trägerpaar
zu verwenden. In Abhängigkeit
vom Gesamtaufbau des Fahrzeugs kann es möglich sein, dass der Träger einer
Knick- oder Biegedeformation in einer horizontalen Ebene unterliegt.
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Der
Deformationsvorgang des vorstehend beschriebenen Seitenelements 1 ist
im folgenden unter Bezugnahme auf 4 und 5 hinsichtlich
eines Falls eines Frontalaufpralls auf ein auf der Straße befestigtes
Objekt beschrieben.
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Während einer
Anfangsphase eines Aufpralls wirkt durch die Trägheit der Fahrzeugkarosserie
eine nach hinten gerichtete Reaktionskraft auf den Faltabschnitt 8 am
vorderen Ende des Seitenelements 1. Dies bewirkt eine Spannung
im elastischen Bereich im Faltabschnitt 8 und die Verlangsamung (Verzögerung)
nimmt stark zu, bis die deformationsauslösende Last (Quetschgrenze)
erreicht ist (Intervall a in 5). Der
Faltabschnitt 8 ist mit Spannungskonzentrationsabschnitten 9 versehen,
um die deformationsauslösende
Last zu verringern, und ist für
eine Kompressionsdeformation (siehe 4a) ausgelegt,
während
dieser eine konstante Reaktionslast (Spannung in einem plastischen
Bereich) über den
gesamten Hub zeigt, so dass ein bestimmter Verlangsamungswert (Intervall
b in 5) beibehalten wird. Der gebogene Abschnitt 6 ist
auch derselben Last ausgesetzt, beginnt sich jedoch nicht zu deformieren,
solange die Deformation des Faltabschnitts 8 andauert,
da die durchschnittliche Reaktionslast des Faltabschnitts 8 geringer
gewählt
ist als die deformationsauslösende
Last des gebogenen Abschnitts 6.
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Zum
Ende des Deformationshubs des Faltabschnitts 8 während einer
Zwischenphase des Aufpralls beginnt die Reaktionslast durch die
Verfestigung des Faltabschnitts 8 anzuwachsen, bis die Elastizitätsgrenze
des gebogenen Abschnitts 6 erreicht ist, und dies bringt
einen temporären
Zuwachs der Verlangsamung mit sich (Punkt c in 5).
Sobald der gebogene Abschnitt 6 beginnt, sich durch Knicken
zu deformieren (siehe 4b), nimmt die Reaktionslast
schnell auf das Niveau der plastischen Biegespannung (plastische
Biegefestigkeit) des gebogenen Abschnitts 6 ab (Intervall
d in 5). Wenn die Dehnung der Anschnallgurte den Spitzenwert
in dem Intervall der schnellen Verringerung der Verlangsamung der
Fahrzeugkarosserie erreicht, ist es möglich, die auf den Fahrzeuginsassen
wirkende Verlangsamung beträchtlich
zu verringern. Wenn der Biegewinkel des gebogenen Abschnitts 6 wächst und die
Deformation des Seitenelements 1 fortschreitet (siehe 4c),
wird kontinuierlich eine konstante Reaktionslast erzeugt, so dass
das Verlangsamungsniveau auf einem konstanten Wert gehalten wird
(Intervall e in 5).
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Das
Verhältnis
der deformationsauslösenden
Last und der durchschnittlichen Reaktionslast des gebogenen Abschnitts 6 kann
durch geeignetes Wählen
der Ausgangsform des gebogenen Abschnitts 6 eingestellt
werden.
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Während der
abschließenden
Phase des Aufpralls nimmt die Verlangsamung der Fahrzeugkarosserie
durch den Beitrag der Reaktion zu, welche von dem Ende der Deformation
des Maschinenraums 2 herrührt. Allerdings ist die Differenz
der Verlangsamung zwischen der Fahrzeugkarosserie und Fahrzeuginsassen
derart gering, dass sich ein derartiges Anwachsen der Verlangsamung
auf den Fahrzeuginsassen nicht wesentlich auswirkt, da zu diesem
Zeitpunkt die Trägheitskraft
des Fahrzeuginsassen bereits im wesentlichen eliminiert wurde.
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Im
folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
Diejenigen Teile, welche denjenigen des vorangehenden Ausführungsbeispiels
entsprechen, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, ohne
deren Erläuterung
zu wiederholen.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
ist, wie in 6 gezeigt, ein gebogener Abschnitt 11 entsprechend
dem zweiten Abschnitt des Seitenelements 1, welcher sich
innerhalb des Maschinenraums erstreckt, als Einzelträger ohne
Schlitz ausgebildet. Somit weist der gebogene Abschnitt 11 einen
in vier (zwei-mal-zwei) Zellen unterteilten, kastenförmigen (rechteckigen)
Querschnitt auf, wie in 7 gezeigt, jedoch ist die horizontale
Rippe 4 nicht geteilt.
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Die
Rahmenstruktur dieses Ausführungsbeispiels
umfaßt
ein vertikales Element 12, welches vom Seitenelement 1 an
der Grenze zwischen dem Maschinenraum und dem Passagierabteil vertikal
aufrecht steht, ein oberes horizontales Element 13, welches
sich von einem oberen Ende des vertikalen Elements 12 aus über eine
geringe Länge
nach vorne erstreckt, und ein oberes Element 14, welches
sich quer über
ein Ende des horizontalen Elements 13 und die obere Fläche des
vorderen Endes des gebogenen Abschnitts 11 erstreckt. Diese
Elemente können
durch Schweißen
miteinander verbunden sein.
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Somit
können
der gebogene Abschnitt 11 und das obere Element 14 zusammen
dieselbe Wirkung aufweisen, wie der gegabelte Träger 6 des ersten Ausführungsbeispiels.
Durch Verwenden einer relativ großen Wandstärke für das Seitenelement kann die
deformationsauslösende
Last des gebogenen Abschnitts 11 derart vergrößert werden,
dass der Faltabschnitt 8 vor dem gebogenen Abschnitt 11 beginnt,
sich zu deformieren.
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Der
Deformationsvorgang des Seitenelements 1 des zweiten Ausführungsbeispiels
wird nun im folgenden mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben, welche jeweils 4 und 5 des vorangehenden Ausführungsbeispiels
entsprechen. Die Bereiche a, b, c, d und e aus 8 entsprechen
denjenigen aus 5.
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In
den in 8 gezeigten Intervallen a und b findet aufgrund
der Deformation des Faltabschnitts 8, wie in 9 gezeigt, ein ähnlicher Fahrzeugkarosserie-Verlangsamungsverlauf
statt, wie in den Intervallen a und b aus 5 gezeigt,
und die Beschleunigung weist im Bereich c von 8 aufgrund
der Verfestigung des Faltabschnitts 8 ein ähnliches
vorübergehendes
Anwachsen auf. Die Biegedeformation des gebogenen Abschnitts 11 beginnt
nach Beendigung des Zusammenfaltens des Faltabschnitts 8,
wie in 9b gezeigt, und die Fahrzeugkarosserie-Verlangsamung fällt, wie
durch das Intervall d in 8 gezeigt, stark ab, ähnlich wie
vorstehend mit Bezug auf 5 beschrieben. Im zweiten Ausführungsbeispiel
neigt aufgrund des Vorhandenseins des oberen Elements 14 das
vordere Ende des Seitenelements 1 zu einer ungerichteten
Biegedeformation, wie in 9b gezeigt.
Wenn eine Maschine am gebogenen Abschnitt 11 angebracht
ist, kann das obere Element 14 weggelassen werden, da die
Maschine dazu führen
kann, dass der gebogene Abschnitt 11 eine nach unten gerichtete
Biegedeformation erfährt.
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Wenn
die Biegespannung in den plastischen Bereich kommt, worauf der Beginn
der Biegedeformation des gebogenen Abschnitts 11 folgt,
wie in 9c gezeigt, bleibt die Fahrzeugkarosserie-Verlangsamung
größer als
der Tiefstwert des Intervalls d aus 8, wie im
Intervall e von 8 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die durchschnittliche Reaktionslast des Faltabschnitts 8 niedriger
gewählt als
die deformationsauslösende
Last des gebogenen Abschnitts 11 (durch geeignete Wahl
der Wanddicke des Seitenelements 1) und das Verhältnis der
Verlangsamung zum Zeitpunkt der Kompressionsdeformation des Faltabschnitts 8 zur
Verlangsamung zum Zeitpunkt der Biegedeformation des gebogenen Abschnitts 11 ist
derart maximiert, dass die Fahrzeugkarosserie-Verlangsamung während der
Biegedeformation des gebogenen Abschnitts 11 deutlich kleiner als
die Fahrzeugkarosserie-Verlangsamung
während des
Zusammenfaltens des Faltabschnitts 8 ist, wie im Intervall
e von 8 gezeigt. Als ein Ergebnis tritt der Maximalwert
der Fahrzeuginsassen-Verlangsamung (Verzögerung) in der letzten Hälfte von
Intervall e auf (wie durch die strichlierte Linie in 8 gezeigt)
und wird gleichzeitig betragsmäßig abgesenkt.
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Somit
kann gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung der zeitliche Verlauf der
Reaktionskraft durch aufeinanderfolgendes Ändern des Deformationsmodus
des Reaktionskraft-erzeugenden Elements von einer Kompressionsdeformation (Zusammenfalten)
zu einer Biegedeformation (Knicken) eingestellt werden, so dass
die Verlangsamung des Passagierabteils der Fahrzeugkarosserie in
einer frühen
Phase des Fahrzeugaufpralls stark vergrößert werden kann, und nach
einem Intervall, in welchem die Verlangsamung stark abfällt, kann
die Verlangsamung auf einem im wesentlichen konstanten Niveau gehalten
werden. Insbesondere kann die deformationsauslösende Last reduziert werden,
indem ein Spannungskonzentrationsabschnitt im ersten Abschnitt vorgesehen
wird, um die deformationsauslösende
Last nahe an die durchschnittliche Reaktionslast zu bringen, und
die Reaktionslast kann über den
gesamten Deformationshub auf einem im wesentlichen gleichen Niveau
gehalten werden. Deshalb kann der Spitzenwert der auf den Fahrzeuginsassen
wirkenden Verlangsamung für
einen gegebenen Deformationshub im Vergleich zu einer herkömmlichen
Struktur minimiert werden. Ferner kann das Risiko reduziert werden,
dass der Fahrzeuginsasse bei einem zweiten Aufprall auf ein festes
Objekt im Passagierabteil verletzt wird, da die Ortsverlagerung
des Fahrzeuginsassen innerhalb des Passagierabteils minimiert werden
kann.
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10 zeigt
ein Seitenelement 1 für
ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Seitenelement 1 besteht
aus einem Hohlstangen-Element, welches sich entlang jeder Seite
des Maschinenraums 2 erstreckt und einen geeigneten Querschnitt
aufweist und insbesondere einen ersten und einen zweiten Abschnitt 1f und 1r aufweist,
welche in Serie miteinander verbunden sind und welche unterschiedliche
Dimensionen in Längsrichtung
und Kompressionssteifigkeiten aufweisen.
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Der
erste Abschnitt oder der vordere Abschnitt 1f dieser beiden
Abschnitte ist relativ kurz und weist eine plastische Deformationslast
(plastische Deformationsfestigkeit) auf, welche größer als
die plastische Deformationslast (plastische Deformationsfestigkeit)
des zweiten Abschnitts oder des hinteren Abschnitts 1r ist.
Ferner ist der vordere Abschnitt 1f mit Spannungskonzentrationsabschnitten 9 versehen,
bestehend aus Sicken, Kerben oder dergleichen, um bei einer Kompressionslast
nahe der plastischen Deformationslast ein Zusammenfalten auszulösen, und
erreicht deshalb eine Elastizitätsgrenze,
die deutlich unter dem Erreichen einer normalen Elastizitätsgrenze
liegt. Als Ergebnis liegt eine das Zusammenfalten auslösende Last
des vorderen Abschnitts 1f unter der Elastizitätsgrenzenlast
des hinteren Abschnitts 1r. Das vordere Ende des vorderen Abschnitts 1r ist
mit einem Stoßträger 10 verbunden, welcher
sich quer über
die Breite der Fahrzeugkarosserie erstreckt.
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Der
Deformationsvorgang des vorstehend beschriebenen Seitenelements 1 ist
im folgenden mit Bezug auf einen Frontalaufprall auf ein auf der
Straße
befestigtes Objekt unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben.
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Wenn
eine nach hinten gerichtete Reaktionslast durch die Trägheit der
Fahrzeugkarosserie auf das Seitenelement 1 wirkt, wird
innerhalb eines elastischen Deformationsbereichs eingangs im Seitenelement
eine Kompressionsspannung (Druckspannung) erzeugt und diese bewirkt
ein starkes Anwachsen der Verlangsamung (Intervall a in 12).
Dann beginnt der vordere Abschnitt 1f, sich plastisch zu
deformieren, da der vordere Abschnitt 1f dazu ausgelegt
ist, aufgrund der Spannungskonzentrationsbereiche 9 bei
einer geringeren Last als die normale Elastizitätsgrenzenlast (Punkt b von 12)
und als die Elastizitätsgrenzenlast
des hinteren Abschnitt 1r zusammengefaltet zu werden. Somit
erfährt
der vordere Abschnitt 1f eine Kompressionsdeformation während er
eine konstante Spannung (siehe 11a) hervorruft
und erfährt
eine bestimmte Verlangsamung (Intervall c in 12).
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Der
hintere Abschnitt 1r ist während dieser Phase derselben
Kompressionslast ausgesetzt, jedoch ist die Elastizitätsgrenzenlast
des hinteren Abschnitts 1r größer als die plastische Deformationslast des
vorderen Abschnitts 1f, wobei der hintere Abschnitt 1r innerhalb
seiner Elastizitätsgrenze
bleibt ohne sich selbst plastisch zu deformieren, während der
vordere Abschnitt 1f weiter plastisch deformiert wird.
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Weiter
zum Ende des Deformationshubs des vorderen Abschnitts 1f hin
während
einer Zwischenphase des Aufpralls wächst die Last des vorderen Abschnitts 1f aufgrund
der Verfestigung und dies bewirkt eine temporäre Vergrößerung der Verlangsamung (Intervall
d in 12). In der Zwischenzeit erreicht die Spannung
des hinteren Abschnitts 1r einen Grenzwert und der hintere
Abschnitt 1r beginnt, sich plastisch zu deformieren (siehe 11b). Als Folge fällt die Verlangsamung auf ein
Niveau entsprechend der plastischen Deformationslast des hinteren
Abschnitts ab (Intervall e von 12). Wenn
die Dehnung des Anschnallgurts während
dieses Intervalls der Verkleinerung der Fahrzeugkarosserie-Verlangsamung
ihren Spitzenwert erreicht, ist es möglich, die auf den Fahrzeuginsassen
wirkende Verlangsamung deutlich herabzusetzen. Da die Deformation
des hinteren Abschnitts 1r fortschreitet (siehe 11c), wird weiterhin eine konstante Spannung erzeugt
und das Niveau der Verlangsamung wird auf einem konstanten Wert
gehalten (Intervall f in 12).
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Während der
abschließenden
Phase des Aufpralls nimmt die Verlangsamung der Fahrzeugkarosserie
aufgrund des Beitrags von der durch die vollständige Deformation des Maschinenraums 2 erzeugten
Reaktion zu. Allerdings ist die Differenz zwischen der Verlangsamung
der Fahrzeugkarosserie und des Fahrzeuginsassen so klein, dass eine
derartige Vergrößerung der
Verlangsamung sich nicht wesentlich auf den Fahrzeuginsassen auswirkt,
da die Trägheitskraft
des Fahrzeuginsassen zu diesem Zeitpunkt im wesentlichen eliminiert
ist.
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Somit
kann gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Beziehung zwischen der
Elastizitätsgrenzenlast
(deformationsauslösende Last)
und der plastischen Deformationslast in einer derartigen Weise eingestellt
werden, dass die Verlangsamung des Passagierabteils der Fahrzeugkarosserie
in einer frühen
Phase eines Fahrzeugaufpralls stark vergrößert werden kann, und während einer
Zwischenphase des Aufpralls und danach abfallen kann. Deshalb kann
der Spitzenwert der auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Verlangsamung
bei einem gegebenen Deformationshub im Vergleich zu einem herkömmlichen
Aufbau minimiert werden. Ferner ist das Risiko verringert, dass
sich der Fahrzeuginsasse bei einem zweiten Aufprall auf ein festes Objekt
im Fahrzeugabteil verletzt, da die Lageveränderung des Fahrzeuginsassen
innerhalb des Passagierabteils minimiert werden kann.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
derselben beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich,
dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen möglich
sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, welcher
in den beigefügten
Ansprüchen
vorgegeben ist.
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Die
Erfindung betrifft einen Karosserieaufbau für ein Kraftfahrzeug, umfassend
ein Längselement 1 mit
einem ersten Abschnitt 8 und einem mit diesem verbundenen
zweiten Abschnitt 6 zur Bereitstellung einer kontrollierten
Reaktionskraft zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls, wobei der
zweite Abschnitt 6 dazu ausgelegt ist, einer Knick- oder
Faltdeformation zu unterliegen, wodurch der zweite Abschnitt eine
wesentlich höhere
deformationsauslösende
Last aufweist als eine plastische Deformationslast; und wobei der
erste Abschnitt 8 dazu ausgelegt ist, sich bei einer deformationsauslösenden Last zusammenzufalten,
welche wesentlich kleiner als die deformationsauslösende Last
des zweiten Abschnitts 6 jedoch wesentlich höher als
die plastische Deformationslast des zweiten Abschnitts 6 ist.
Somit zeigt die Fahrzeugkarosserie während einer frühen Phase eines
Fahrzeugaufpralls eine hohe Reaktionslast und während einer Endphase des Aufpralls
eine geringe Reaktionslast, so dass die Spitzenbeschleunigung des
Fahrzeuginsassen, welcher von einem Anschnallgurt mit einer bestimmten
Elastizität
zurückgehalten
wird, minimiert werden kann.