DE4430920C1 - Aussteifung für eine Stirnwand eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aussteifung für eine Stirnwand eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Eine Aussteifung der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 43 38 652 C1 bekannt. Diese wird dort durch die ellipsoide, quasi ei­ förmige Gestaltung der den Fußraum vom Motorraum jeweils begren­ zenden Stirnwand gebildet, an die sich ein Vorbaulängsträger an­ schließt. Dadurch werden die Aufprallkräfte bei einem Frontalzusammenstoß gleichmäßiger verteilt und der Schutz des Überlebensraumes für die im vorderen Sitzbereich des Fahrgastraumes sitzenden In­ sassen verbessert. Bei besonders hohen Druckbeanspruchungen reicht die bekannte Aussteifung jedoch nicht mehr aus, um den Insassen noch genügend Schutz zu bieten. Zudem ist der Wider­ stand, den die die Ellipsoide verbindende Stirnwand gegenüber einem Eindringen von im Motorraum angeordneten und beim Aufprall sich zum Fahrgastraum verschiebenden Aggregaten aufbringen kann, denkbar gering. Bislang bekannte Maßnahmen zur Erhöhung der Beulsteifigkeit wie beispielsweise das Vorsehen einer größeren Blechstärke oder einer auf höhere Steifigkeit abgestimmten Sand­ wich-Bauweise des Bleches haben den Nachteil, daß durch die mit ihnen einhergehende erhebliche Gewichtszunahme die Fahrleistung vermindert und der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges erhöht wird. Gleichzeitig erfordern die Maßnahmen einen unerwünscht hohen fertigungstechnischen und damit kostenintensiven Aufwand. Die Anbringung von versteifenden Strebenprofilen als weitere Maßnah­ me ist lediglich bei nahezu ebenen und nicht bei räumlich kontu­ rierten Blechen wie die Stirnwände der Fahrgastzelle sinnvoll.

Desweiteren ist aus der US 38 34 881 ein Bauteil zur Stoßener­ gieabsorbierung in Knautschzonen des Kraftfahrzeuges bekannt. Weiterhin zeigt die FR 26 57 319 eine Stirnwand des Kraftfahr­ zeuges, die modular mit dessen Skelettstruktur verbunden ist und zur Polsterung und Geräuschdämmung sowie zur Verbesserung der Optik und Haptik mit einem elastisch eindrückbaren Schaum fahr­ gastzellenseitig ausgeschäumt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Aussteifung dahingehend weiterzubilden, daß eine erhöhte Beulsteifigkeit der Fahrgastzelle an ihren Stirnwänden ohne wesentliche Erhöhung des Fahrzeuggewichtes erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung wird die bekanntermaßen hohe Steifigkeit und das gleichzeitig relativ geringe Gewicht von Leichtmetallschaum, insbesondere von Aluminiumschaum für eine verbesserte Ausstei­ fung der Stirnwände der Fahrgastzelle hinsichtlich der Erhöhung der Beulsteifigkeit der Wände ausgenutzt. Ebene Platten aus Aluminiumschaum sind aus praktischer Erfahrung heraus mit einer Blechabdeckung im Verbund im Vergleich zu einer homogenen und im Gewicht ähnlichen Stahlplatte etwa 25-mal so biegesteif. Aus diesem Leichtmetallschaum sind ohne großen fertigungstechnischen Aufwand Formkörper herstellbar, deren Oberflächenverlauf auf die Konturen der Stirnwände präzise abstimmbar sind, so daß die Formkörper formentsprechend an den Stirnwänden befestigt werden können. Bei Konstanthaltung der ursprünglichen Steifigkeit der Stirnwände lassen sich bei diesen durch die Formkörper aufgrund der Reduzierung der Blechstärke der Wände und des gegenüber dem Blech vernachlässigbaren Gewichtes der Formkörper erhebliche Ge­ wichteinsparungen erzielen. Wegen der mit seiner Schaumstruktur zusammenhängenden verstärkten Deformationsenergieaufnahme des Formkörpers wird ein - ausgehend von den bekannten Aussteifungen der Fahrgastzellenstirnwände - noch höherer Insassenschutz bei einem Aufprall des Fahrzeuges infolge eines Unfalles frontal oder/und heckseitig gewährleistet. Durch die flexible Gestaltung der Formkörper sind ohne erhöhte Aussteifung ausgestattete Stirnwände der Fahrgastzelle in einfacher Weise nachrüstbar.

Durch die faltenbalgartige Ausbildung des Formkörpers, der da­ durch zusammenschiebbar gestaltet ist, wird eine Erhöhung der Stoßenergieabsorption und eine gerichtete Deformierbarkeit der Stirnwand zur Verbesserung des Crash-Verhaltens der Fahrgastzel­ le erreicht, so daß diese besonders ausgesteift und dadurch in­ trusionssicher ist. Im Verbund mit den domartig ausgebauchten und dadurch aufgrund der Formgebung an sich schon steifen Stirn­ wänden des Fußraumes ergibt sich mit dem Aluminiumschaum eine besonders gute Aussteifung, wobei die Fußraumform bei etwaigen Intrusionen gleichwohl für ein gerichtetes Zusammenschieben des Formkörpers vorteilig ist.

Im übrigen ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nach­ folgend näher erläutert; dabei zeigt die Figur eine erfindungs­ gemäße Versteifung in einem Längsschnitt an einer im Fußraum der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges gelegenen Stirnwand.

In der Figur ist ein Abschnitt einer Vorbaustruktur 1 darge­ stellt, bei der der Längsträger 2 jeweils an seinem heckseitigen Ende 3 glockenförmig aufgeweitet und mit diesem an eine im we­ sentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Stirnwand 4 einer Fahrgastzelle 5 im Bereich deren Fußraumes 6 angebunden ist. Die Stirnwand 4 ist auf Fahrer- und Beifahrerseite zum Längsträger 2 hin eiförmig ausgebaucht und besitzt dadurch schon eine erhöhte Beulsteifigkeit. In der vertikalen Erstreckung der Stirnwand 4 schließt sich an ein oberes Ende 7 die Windschutz­ scheibe 8 des Kraftfahrzeuges an.

Zur zusätzlichen Versteifung der Stirnwand 4 ist im ellipsoiden Ausbildungsbereich auf deren zum Fahrgastraum 9 weisenden Innen­ seite 10 ein Formkörper 11 aus Aluminiumschaum 12 befestigt, der dort beispielsweise angeklebt, angenietet oder angelötet sein kann. Dabei muß gesichert sein, daß der Formkörper 11 über La­ gerkräfte ausreichend abgestützt ist, so daß ein Scherbruch des Formkörpers 11 im Crash-Fall ausgeschlossen ist. Der Formkörper 11 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel eine annähernd einheit­ liche Dicke und liegt an der ellipsoidischen Stirnwand 4 form­ entsprechend an. Die Dicke ist jedoch nach Bedarf variierbar, je nach dem wieviel Bauraum vorhanden ist, wobei es günstig ist, den Formkörper 11 zur Erlangung einer möglichst hohen Steifig­ keit möglichst dick auszubilden, da mit der Dicke die Steifig­ keit des Formkörpers zunimmt.

Der Formkörper 11 ist hohl und öffnet sich gemäß der Ausbildung der Stirnwand 4 zum Fußraum 6 hin. An seiner zum Fußraum 6 wei­ senden Innenseite 13 sind wellenförmig Ausnehmungen 14 ausge­ formt, die eine Schwächung der Dicke des Formkörpers 11 darstel­ len und dabei gezielt Verformungszonen des Formkörpers 11 aus­ bilden, derart, daß dieser sich auf Stoßbeanspruchung hin fal­ tenbalgartig zusammenschiebt. Dadurch wird die Energieaufnahme des Aussteifungsverbundes aus Ellipsoid-Stirnwand 4 und Formkör­ per 11 und somit die Beulsteifigkeit noch weiter erhöht. Es ist gleichwohl denkbar, daß sich der Verbund aus Stirnwand 4 und Formkörper 11 faltenbalgartig zusammenschiebt.

Eine weitere Steigerung der Energieaufnahme kann durch eine Vergrößerung der Bläschengröße des Schaumes 12 unter gleichzei­ tiger Berücksichtigung einer Mindestanzahl von Bläschen zur Ge­ währleistung einer optimalen Gleichverteilung der Energie im Formkörper 11 erreicht werden.

Der Formkörper 11 kann im übrigen auch aus einer Anzahl von an­ einandergefügten Einzelformkörpern zusammengesetzt sein, die bei komplizierteren räumlichen Strukturen von Stirnwänden ferti­ gungstechnisch einfacher und kostengünstiger herstellbar und fallabhängig auch leichter zu montieren sind.

Alternativ zum oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Formkörper 11 insbesondere dann, wenn eine Montage vom Fahrgast­ raum 9 aus schwer oder unmöglich ist, auch an der vom Fahrgast­ raum 9 weg weisenden Außenseite 15 der Stirnwand 4 angeordnet sein. Um die gewünschte Beulsteifigkeit für die Stirnwand 4 zu erlangen, wird der Formkörper 11 dabei mit einem an die Außen­ kontur des Formkörpers 11 formentsprechend angepaßten Abdeck­ blech nach außen hin verkleidet.

Schließlich sind die beschriebenen Aussteifungen mittels der Formkörper 11 nicht nur an Stirnwänden 4 im Frontbereich der Fahrgastzelle 5, sondern auch an Stirnwänden auf Heckseite und sogar für die Seitenwände der Fahrgastzelle 5 denkbar. Zudem kann der an der Stirnwand 4 jeweils abgestützte und als Hohl­ profil ausgebildete Längsträger 2 für eine Versteifung der Stirnwand 4 selbst mit einem oder mehreren Formkörpern 11 ausge­ steift sein, wobei er mit diesen ausgefüllt sein kann. Auch diese Formkörper können über ihre Länge verteilte Ausbauchungen bzw. Schwächungen aufweisen, so daß im Crash-Fall der Längsträ­ ger 2 faltenbalgartig zusammengeschoben wird und dadurch Auf­ prallenergie zusätzlich absorbiert.

Claims (1)

1. Aussteifung für eine im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Stirnwand einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges, welche Stirnwand den Fußraum des Fahrgastraumes vom Motorraum trennt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (4) im Bereich der an sie anschließenden Vor­ bau-Längsträger (2) des Fahrzeuges domartig ausgebaucht ist und auf der Innenseite (10) zumindest einen an diese formangepaßten Formkörper (11) aus einem Leichtmetallschaum (Aluminium-Schaum 12) aufweist, der an ihr dauerhaft befestigt ist, wobei der Formkörper (11) derart ausgebildet ist, daß er oder die durch ihn ausgesteifte Stirnwand (4) auf Stoßbeanspruchung hin faltenbalgartig zusammenschiebbar ist.