DE4211964C2 - Als Wellrohr ausgebildeter Deformationskörper - Google Patents

Als Wellrohr ausgebildeter Deformationskörper

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Description

Die Erfindung betrifft einen als Wellrohr ausgebildeten Deforma­ tionskörper zur Absorption von Stoßenergie für die Anordnung in einem potentiellen Aufprallbereich in Kraftfahrzeugen, wobei das Wellrohr mindestens einen vorbestimmten Abschnitt aufweist, in dem der Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Wellen gegenüber dem Wellenabstand in der angrenzenden Zone verringert ist.
Ein derart ausgebildetes Wellrohr, das in Achsrichtung belastbar als stufenweise zusammendrückbares Deformationsglied bei einer Sicherheitslenksäule eingesetzt wird und bei dem keine Aussage darüber getroffen ist, wie der Abschnitt mit dem geringeren Wel­ lenabstand geschaffen ist, kann der US 4,050,326 als bekannt entnommen werden.
Es ist weiterhin ein als Wellrohr ausgebildeter Deformationskör­ per als Knieschutz für die Frontpassagiere in Kraftfahrzeugen bekannt (DE 26 06 640 C2), wobei das über seine gesamte hänge gleichförmig ausgebildete Wellrohr im Fahrer- und Beifahrerbe­ reich unterhalb des Armaturenbrettes angeordnet ist. Bei einem Crash rutscht der Unterkörper der Frontpassagiere nach vorn und deren Knie beulen örtlich das Wellrohr ein. Dadurch wird nicht nur Stoßenergie abgebaut, sondern auch ein seitliches Abrutschen der Knie verhindert, so daß der Unterkörper der Frontpassagiere sicher aufgefangen und abgestützt wird, ohne daß er über ein zu­ lässiges Maß hinaus beansprucht wird. Das Wellrohr zeichnet sich dabei gegenüber anderen Knieschutzvorrichtungen durch ein hohes Absorptionsvermögen der Stoßenergie aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Deformati­ onskörper der eingangs genannten Art dessen Energieabsorptionseigenschaft zu verbessern und damit seinen Anwendungsbereich im Kraftfahrzeug zu vergrößern.
Die Aufgabe ist bei einem Deformationskörper der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Deformationskörper mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß innerhalb der Stauchzonen ein wesentlich höherer Energieabbau bei gleichem Deformationsweg stattfindet. Dabei kann sowohl das Maß des Energieabbaus als auch die Zone des Energieabbaus individuell vorgegeben werden. Bei Anordnung in einem potentiellen Aufprallbereich des Kraftfahrzeugs können somit die Stauchzonen mit höherer Energieabsorptionsfähigkeit in Zonen hoher Energieentfaltung, wie sie z. B. beim Kraftfahrzeug-Stoßfänger in dessen Mitte und Endabschnitten vorhanden sind, gelegt werden, so daß das Wellrohr sich im gesamten Aufprallbereich gleichmäßig deformiert und überbeanspruchte Abschnitte, die zu einem unkontrollierten Zusammenbrechen des Deformationskörpers führen, vermieden werden.
Vorteilhafte Ausführung s formen des erfindungsgemäßen Deformationskörpers mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Deformationskörper kann bei entsprechender Anordnung gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung im Stoßfänger des Fahrzeugs, als Seitenflankenschutz in der Fahrzeugkarosserie, als sog. Anti- Submarining im Sitzkissen der Fahrzeugsitze oder als Knieschutz für die Frontpassagiere eingesetzt werden.
In bestimmten Anwendungsfällen besteht bei dem erfindungsgemäßen Deformationskörper die Möglichkeit, dessen Kraft-Weg-Kennlinie noch zusätzlich zu beeinflussen. Hierzu wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Wellrohr an ausgewählten Stellen seiner Längserstreckung an der Fahrzeugkarosserie punktuell abgestützt. Liegt die Abstützstelle innerhalb einer Stauchzone, so wird eine Kraft- Weg-Kennlinie erreicht, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Liegt die Abstützstelle hingegen in der ungestauchten Zone, wird eine Kraft-Weg-Kennlinie des Deformationskörpers gemäß Fig. 6 erzielt. Der Kennlinienverlauf kann im letztgenannten Fall durch Variation des Abstandes der Abstützstellen von den Stauchzonen beeinflußt werden. Im ersten Fall erfolgt eine sehr große Energieaufnahme bei kleinem Deformationsweg, im zweiten Fall erfolgt zunächst eine Deformation bei geringem Energieabbau, und die hohe Energieabsorption tritt erst gegen Ende des Deformationsweges ein.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung:
Fig. 1 ausschnittweise eine perspektivisch dargestellte Vorderansicht eines als Wellrohr ausgebildeten Deformationskörpers,
Fig. 2 eine Draufsicht einer Anordnung des Deformationskörpers gemäß Fig. 1 in einem Kraftfahrzeug-Stoßfänger,
Fig. 3 ausschnittweise eine Draufsicht des Deformationskörpers in Fig. 1 in Anordnung in der Seitenflanke einer Kraftfahrzeugkarosserie,
Fig. 4 eine Kraft-Weg-Kennlinie des Deformationskörpers in Fig. 3,
Fig. 5 ausschnittweise eine Draufsicht eines Deformationskörpers gemäß Fig. 1 in einer modifizierten Anordnung in der Seitenflanke einer Kraftfahrzeugkarosserie,
Fig. 6 eine Kraft-Weg-Kennlinie des Deformationskörpers in Fig. 5,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes mit in dessen vorderem Bereich angeordneten Deformationskörper gemäß Fig. 1,
Fig. 8 eine Draufsicht des Fahrzeugsitzes in Fig. 7,
Fig. 9 eine Draufsicht des Deformationskörpers gemäß Fig. 1 in seiner Anordnung als Knieschutz für einen Frontpassagier,
Fig. 10 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 9 für einen modifizierten Deformationskörper für zwei Frontpassagiere,
Fig. 11 einen Querschnitt eines Deformationskörpers für den gleichen Anwendungsfall wie in Fig. 9 und 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Der in Fig. 1 ausschnittweise dargestellte Deformationskörper ist als Wellrohr 10 aus Stahl oder Aluminium ausgebildet. Die Herstellung aus einem geeigneten Kunststoff ist ebenfalls möglich. Dieser Deformationskörper wird in verschiedenen potentiellen Aufprallbereichen eines Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei er sich über den gesamten Aufprallbereich erstreckt. Das Wellrohr 10 ist innerhalb mindestens eines vorbestimmten Abschnittes um einen vorgegebenen Betrag in Achsrichtung gestaucht, so daß in der Stauchzone 11 der Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Wellen 13 gegenüber dem Wellenabstand in der ungestauchten Zone 12 verringert ist.
Dieser Deformationskörper wird in verschiedenen Anwendungszwecken in unterschiedlichen definierten Aufprallbereichen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, wobei in allen Anwendungsfällen der Deformationskörper so im Aufprallbereich angeordnet wird, daß Stauchzonen 11 des Wellrohrs 10 in Abschnitten erhöhter Aufprallenergie innerhalb des Aufprallbereichs liegen.
In Fig. 2 ist die Anordnung des Deformationskörpers in einem Stoßfänger 14 eines Kraftfahrzeugs schematisch skizziert. Das Wellrohr 10 ist im Innern des nur in seinen Umrißlinien dargestellten Stoßfängers 14 angeordnet und mit diesem über seine gesamte Länge geeignet verbunden. Jeweils eine Stauchzone 11 im Wellrohr 10 liegt in der Mitte des Stoßfängers 14 und in den beiden Endbereichen des Stoßfängers 14, die bei den gesetzlich vorgeschriebenen Stoßfängern 14 üblicherweise die bei einem Aufprall hochbeanspruchten Bereiche darstellen. Zwischen den Stauchzonen 11 liegt jeweils eine ungestauchte Zone 12.
In Fig. 3 und Fig. 5 ist ausschnittweise die Anordnung des Deformationskörpers als Seitenaufprallschutz in den Seitenflanken der Kraftfahrzeugkarosserie schematisch skizziert. Das Wellrohr 10 ist hier anders als beim Stoßfänger 14 in Fig. 2 nicht über seine gesamte Länge sondern nur an ausgewählten Stellen seiner Längserstreckung punktuell an der Fahrzeugkarosserie abgestützt. Die Abstützstellen an der Karosserie sind schematisch mit 15 gekennzeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 liegt dabei die Abstützstelle 15 in einer Stauchzone 11, während in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 die Abstützstelle 15 in einer ungestauchten Zone 12 im definierten Abstand zu einer Stauchzone 11 angeordnet ist. Durch diese Wellrohrlagerung ist eine Beeinflussung der Kraft-Weg-Kennlinie des Deformationskörpers möglich. In Fig. 4 und 6 sind die Kraft- Weg-Kennlinien des Deformationskörpers bei der Anordnung gemäß Fig. 3 und bei der Anordnung gemäß Fig. 5 dargestellt, für den Fall, daß eine Kraft F im Bereich der Stauchzone 11 auf das Wellrohr 10 einwirkt. Das Diagramm der Fig. 4 zeigt deutlich, daß ein hoher Energieabbau gleich zu Beginn der Deformation des Wellrohrs 10 erfolgt. Bei der Anordnung des Deformationskörpers gemäß Fig. 5 wird zunächst das Wellrohr 10 bei geringem Energieabbau deformiert, wonach die Energie­ umwandlung im Laufe des Deformationsweges ansteigt (Fig. 6).
Bei aktuellen Fahrzeugsitz-Konzepten werden heutzutage Verformungs- bzw. Abstützelemente im vorderen Bereich des Sitzkissens der Front- und Fondsitze angeordnet. Diese Verformungs­ bzw. Abstützelemente dienen zur Erhöhung der Rückhaltewirkung des Beckens des Sitzbenutzers und vermindert die Gefahr des sog. "Submarinings", des Untertauchens des Fahrzeuginsassen unter den Beckengurt. Auch für diesen Anwendungsfall ist der Deformationskörper geeignet. Wie in Fig. 7 und 8 schematisch skizziert ist, ist das Wellrohr 10 im vorderen Bereich des Sitzkissens 16 eines Fahrzeugsitzes 17 - sich an einem nicht dargestellten Sitzrahmen abstützend - angeordnet und erstreckt sich über die zur Fahrtrichtung quer verlaufende Breite des Sitzkissens 16. Wie in Fig. 8 schematisch skizziert ist, ist dabei das Wellrohr 10 so ausgebildet, daß zwei Stauchzonen 11 im Bereich der beim Submarining erwarteten Beckenauftreffpunkte im Sitzkissen 16 liegen.
In Fig. 9-11 ist der Einsatz des Deformationskörpers als Knieschutz im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie schematisch skizziert. Das Wellrohr 10 ist dabei unterhalb des Armaturenbrettes des Kraftfahrzeugs angeordnet und erstreckt sich quer zur Fahrtrichtung über den gesamten Fahrer- und Beifahrerbereich. Dabei kann das Wellrohr 10 längsdurchgehend (Fig. 10) oder für Fahrer- und Beifahrerbereich geteilt (Fig. 9) ausgebildet werden. In beiden Fällen ist jeweils eine Stauchzone 11 innerhalb des Wellrohrs 10 im Knieaufprallbereich der Frontpassagiere vorgesehen. Die Knie der Frontpassagiere sind mit 20 schematisch angedeutet. Dabei kann sich entweder die Stauchzone 11 über den gesamten Bereich des erwarteten Aufpralls der beiden Knie 20 des Frontpassagiers erstrecken (Fig. 10) oder aber es können getrennte Stauchzonen 11 beiderseits einer ungestauchten Zone 12 für jeweils ein Knie 20 des Frontpassagiers vorgesehen werden. Ähnlich wie bei dem Seitenflankenschutz gemäß Fig. 5 wird das Wellrohr 10 nur im Bereich nicht gestauchter Zonen 12 an der Fahrzeugkarosserie über Auflagestellen 21 abgestützt.
Bei dem in Fig. 11 im Querschnitt dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel des Deformationskörpers in der Verwendungsart als Knieschutz für die Frontpassagiere ist das Wellrohr 10, wie es in Fig. 9 oder 10 dargestellt und beschrieben ist, in einem Schaumkörper 18 eingebettet, der zu den Fahrzeugsitzen hin mit einer Abdeckung 19 verkleidet ist. Der Scheiteldruckwiderstand des Wellrohres 10 ist so abgestimmt, daß bei Blockbildung des Schaums die Wellendeformation beginnt. Durch diesen Schaumkörper 18 wird zusätzlich Deformationsvermögen geschaffen, wodurch die Oberschenkelkraftspitzen reduziert werden.

Claims (12)

1. Als Wellrohr ausgebildeter Deformationskörper zur Absorption von Stoßenergie für die Anordnung in einem potentiellen Auf­ prallbereich in Kraftfahrzeugen, wobei das Wellrohr mindestens einen vorbestimmten Abschnitt aufweist, in dem der Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Wellen gegenüber dem Wellenabstand in der angrenzenden Zone verringert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abschnitt mit verringertem Wellenab­ stand durch einen Stauchvorgang des Wellrohres (10) in Achs­ richtung herbeigeführt wird und dadurch eine Stauchzone (12) geschaffen wird, die so ausgerichtet im Kraftfahrzeug angeord­ net ist, daß sie in einem Abschnitt erhöhter Aufprallenergie innerhalb des potentiellen Aufprallbereiches liegt, der etwa senkrecht zur Achsrichtung des Wellenrohres (10) beaufschlagt wird.
2. Deformationskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) im Stoßfänger (14) des Kraftfahrzeugs so integriert ist, daß eine Stauchzone (11) des Wellrohrs (10) jeweils in der Mitte und an den Enden des Stoßfängers (14) liegt.
3. Deformationskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) in den Seitenflanken der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.
4. Deformationskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) an ausgewählten Stellen (15) seiner Längserstreckung an der Fahrzeugkarosserie punktuell abgestützt ist.
5. Deformationskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abstützstelle (15) innerhalb einer Stauchzone (11) des Wellrohrs (10) liegt.
6. Deformationskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abstützstelle (15) mit einem vorgegebenen Abstand zu einer Stauchzone (11) in einer ungestauchten Zone (12) liegt.
7. Deformationskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) im vorderen Bereich des Sitzkissens (16) eines Fahrzeugsitzes (17) sich quer zur Fahrtrichtung erstreckend so integriert ist, daß Stauchzonen (11) im Bereich der beim sog. Submarining erwarteten Beckenauftreffpunkte im Sitzkissen (16) liegen.
8. Deformationskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) unterhalb des Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs im Fahrer- und/oder Beifahrerbereich des Kraftfahrzeugs sich quer zur Fahrtrichtung erstreckend so angeordnet ist, daß Stauchzonen (11) im Knieaufprallbereich der Frontpassagiere liegen.
9. Deformationskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) nur im Bereich nicht gestauchter Zonen (12) an der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist.
10. Deformationskörper nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) in einem Schaumkörper (18) eingebettet ist.
11. Deformationskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkörper (18) zu den Fahrzeugsitzen hin mit einer Abdeckung (19) verkleidet ist.
12. Deformationskörper nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt ist.
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