WO2016083291A1 - Aufpralldämpfende bauteilanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Aufpralldämpfende bauteilanordnung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2016083291A1
WO2016083291A1 PCT/EP2015/077338 EP2015077338W WO2016083291A1 WO 2016083291 A1 WO2016083291 A1 WO 2016083291A1 EP 2015077338 W EP2015077338 W EP 2015077338W WO 2016083291 A1 WO2016083291 A1 WO 2016083291A1
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energy absorption
absorption part
vehicle
motor vehicle
component arrangement
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PCT/EP2015/077338
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Liebelt
Stefan GODAU
Uwe Jürges
Ansgar Nortmann
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/48—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects combined with, or convertible into, other devices or objects, e.g. bumpers combined with road brushes, bumpers convertible into beds
    • B60R19/483—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects combined with, or convertible into, other devices or objects, e.g. bumpers combined with road brushes, bumpers convertible into beds with obstacle sensors of electric or electronic type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/186—Additional energy absorbing means supported on bumber beams, e.g. cellular structures or material

Definitions

  • the invention relates to an impact-damping component arrangement for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • DE 10 2004 024 468 A1 discloses an impact-damping component arrangement for a vehicle, according to which one or more crease walls are to be arranged as absorption elements between an outer skin and a bumper cross member.
  • the kink walls are to be used instead of known from the prior art foam parts and compared to these have the advantage that they have no block length and thus a larger deformation path between the outer skin and bumper cross member is available.
  • a bumper for a motor vehicle in which between a designated as bumper cover outer skin and a
  • Bumper crossmember an energy absorption element is arranged.
  • the invention has for its object to provide an impact-damping component assembly for a motor vehicle available, which has a small footprint and yet high demands on pedestrian protection justice.
  • An impact-damping component arrangement according to the invention in the region of a front end of a motor vehicle comprises a cross member and a first energy absorption part arranged in front of the cross member when viewed in the vehicle longitudinal direction, wherein the first
  • Sensing element for controlling the movement of a motor vehicle part in dependence on the state of the first energy absorption part comprises.
  • a sensing element is at this point in particular referred to a hose whose compression (by the first energy absorption part caused) can be used as a control signal to move an engine hood of a motor vehicle in the vehicle vertical direction upwards.
  • the pedestrian protection can be improved in the event of a pedestrian impact with the bonnet, because then due to increased distance the bonnet is enlarged to the engine block underneath and other solid components and more
  • a pedestrian protection airbag e.g., a windshield airbag
  • an impact-damping component arrangement according to the invention is also seen in the vehicle longitudinal direction before the first
  • Energy absorption part arranged a second energy absorption part, wherein the second energy absorption part is designed and arranged such that it causes in the longitudinal direction of the motor vehicle from the front of the second energy absorption part acting, sufficiently large forces at least partial compression of the first energy absorption part.
  • two different energy absorption parts are arranged "in series”. This makes it possible to provide a component arrangement by selecting at least one energy absorption part with a small space requirement, which overall has a reduced space requirement and yet meets high requirements for pedestrian protection. Due to the arrangement of at least two energy absorption parts "in series", the total caused by the first energy absorption part and the second energy absorption part
  • Energy absorption is not necessarily reduced. It may even be increased if the second energy absorption part allows greater energy absorption than exclusive use of the first energy absorption part over the same "energy absorption length". This will be explained in detail in connection with the figures. Energy absorption is understood herein to mean in particular the conversion of kinetic energy by plastic deformation of components, e.g. Compression, bending, torsion including bursting of elements into two or more parts (with and without predetermined breaking points).
  • the second energy absorption part is designed in such a way that, under normal conditions
  • the compression of the first energy absorption part begins before the energy absorption is completed by the second energy absorption part.
  • This also includes the possibility that the energy absorption of the first energy absorption part begins before the energy absorption of the second energy absorption part has begun.
  • Such Arrangement has the advantage that the functionally connected to the first energy absorption part Sensierelement in case of an energy absorption causing collision (ie force from the front of the vehicle) early detects a corresponding collision and thus early the movement of a motor vehicle part, such as the employment of a hood or the ignition of a windshield airbag.
  • a front side of the first energy absorption part is arranged at least partially immediately adjacent to a rear side of the second energy absorption part, so that a contact region exists between the first energy absorption part and the second energy absorption part.
  • a contact area is formed flat and has an extension of at least several centimeters (preferably several decimeters) in
  • Vehicle transverse direction and in the vehicle vertical direction is at the same height as a sensing element arranged behind the contact area.
  • the first energy absorption part and the second energy absorption part are in
  • Vehicle longitudinal direction considered at normal energy absorption from an initial length l A compressed to a compression length l s in the longitudinal direction, where a) the ratio between the initial length and compression length of the first
  • Energy absorption part l A1 / l S i is smaller than the ratio between the initial length and compression length of the second energy absorption part 2 IS2 and / or b) the compression length of the first energy absorption part l S i is greater than the compression length l S 2 of the second energy absorption part.
  • the length referred to above as the compression length of an energy absorption part is often referred to as block length, in particular if the energy absorption part is a planar part which is compressed by stopping or compressing to a length which is greater than 10 percent of the initial length l A.
  • the condition reproduced above according to a) means in other words that it is in the second
  • Energy absorption part is an energy absorption part, which is more compressed than the first energy absorption part. This can be done by choosing a better one
  • the absolute compression length l S 2 of the second energy absorption part is smaller than the absolute compression length l S i of the first energy absorption part.
  • the first energy absorption part is in particular a foam part into consideration.
  • foam parts are not only available inexpensively, but also allow a simple and inexpensive way to embed a sensing element or to arrange immediately adjacent.
  • compression occurs which also results in compression of the embedded or immediately adjacent sensing element. This compression can be used to control the movements of a motor vehicle part.
  • this one is in
  • first energy absorption part and the second energy absorption part are not initially contacted but are designed to be so are also arranged "in series" and a relative movement of the second
  • Energy absorption part in the direction of the first energy absorption part causes the first energy absorption part early absorbed energy and in particular a
  • Sensierelement can detect an energy absorption early.
  • the second energy absorption part is preferably designed as a deformation element extending in the vehicle longitudinal direction.
  • a deformation element extending in the vehicle longitudinal direction.
  • Deformation element is in particular referred to elements that by (especially plastic) bending and - optionally subsequent failure - deform and thus absorb energy. Such elements are also referred to in the art as buckling elements.
  • a contact surface formed on the second energy absorption part is formed integrally with the deformation element.
  • a contact surface can also be produced as a separate element and firmly connected to the deformation element.
  • Production method is preferred in an individual case depends in particular on the type of preparation.
  • the integral formation of a contact surface on the deformation element is preferred.
  • the invention can be realized in a particularly cost-effective and functionally advantageous manner if at least one rib of a radiator grille of a motor vehicle is formed as part of the second energy absorption part. In this case, in the field of
  • Sensierelement such elements are preferably used, which detect at least one mechanical characteristic.
  • the acquisition of at least one mechanical parameter is preferred because purely electronic characteristics (eg electronic detection of acceleration and Driving speed) in individual cases are not suitable to distinguish the collision of a pedestrian from the collision with other obstacles and / or measurement errors or measurement inaccuracies.
  • the sensing element for controlling the installation of a hood of a motor vehicle and / or for triggering at least one
  • Pedestrian protection airbags is provided.
  • Pedestrian protection airbags are understood in particular as those airbags that deploy outside the motor vehicle in the region of the outer skin of a body in order to cushion the impact of a pedestrian on the outer skin.
  • Component arrangement in the region of the upper cross member to any existing between the lower cross member and the front bumper existing free spaces are adapted insofar as the sum of the compression length of the first energy absorption part and the second energy absorption part is selected so that in case of
  • Pedestrian impact results in a knee angle of a pedestrian, which is as low as possible. This will be explained in detail in connection with the description of the figures.
  • Component assembly according to the invention has particular advantages when the free space between the lower cross member and a front mounted bumper extends over at least 50 mm in the vehicle longitudinal direction.
  • the length of the free space in the longitudinal direction between 80 mm and 120 mm, more preferably between 100 mm and 120 mm. In this case, it is preferable if the first one
  • Energy absorption part and the second energy absorption part in the undeformed state have a total length of about 30 mm to 70 mm and in the deformed state a compression length (block length) of a total of about 10 mm to 20 mm. This results in an energy absorption length from the front edge of the first energy absorption part to the vehicle longitudinal direction behind the following cross member of about 70 mm and a minimum compression length of 10 mm (70 mm - 60 mm).
  • the maximum plastic deformation of the first and second energy absorption part in front of the cross member thus amounts to a maximum of 60 mm in this example.
  • the first energy absorption element and the second energy absorption element preferably extend over at least 50 percent of the total vehicle width (without
  • Radiator grille which is often between the headlights of a
  • Fig. 1 shows an embodiment of an impact-damping according to the invention
  • FIG. 3 shows a front end of a motor vehicle with that of Figures 1 and 2
  • FIG. 1 shows an impact-damping component arrangement 10 according to the invention in the region of a front end 12 of a motor vehicle 14.
  • FIG. 1 shows the front hood 12, the bonnet 16, a schematically illustrated contour of a radiator grille 18 and a bumper 20.
  • the bonnet 16, the radiator grille 18 and the bumper 20 may also be referred to as the outer skin of the motor vehicle 14.
  • an upper cross member 22 is located in the vehicle vertical direction (z direction) at the same height as the radiator grille 18
  • a tube 30 is arranged as the sensing element 28, which extends in the vehicle transverse direction (y-direction) and is positioned in the vehicle longitudinal direction (x-direction), viewed directly in front of the upper cross member 22.
  • the upper cross member 22 serves as an abutment for the hose 30.
  • Vehicle longitudinal direction (x-direction) viewed from the rear end of the hood 16 moves upward to increase the distance of the hood 16 from the located directly below the hood 16 massive engine block.
  • a possibly bouncing head (or other body part) of a pedestrian can be softened by the bonnet 16 softer, because the distance of the bonnet 16 from the engine block or other solid component in the event of an impact is increased.
  • the second energy absorption part 32 is shown in FIG.
  • Embodiment an integrally formed rib 34 of the radiator grille 18.
  • the rib 34 extends from the outer contour of the motor vehicle 14 in the longitudinal direction of the
  • Vehicle 14 looks backwards to the front 36 of the foam part 26. As can be clearly seen in particular in Figure 2, there is a back 38 of the second
  • the second energy absorption member 32 is shown to consist of a first single member 40 and a second single member 42 which are fixedly connected together.
  • the first single element 40 extends forward and is formed as a recognizable from the front side 36 of the motor vehicle 14 from the cooling rib.
  • the second individual element 42 initially extends on the inside along the first individual element 40 and from a kink point 44 exclusively in the vehicle vertical direction over the entire height of the front side 36 of the first energy absorption part 24.
  • Energy absorption part 32 corresponds.
  • a lower cross member 46 and a leg impactor 48 are also shown. Furthermore, the front wheel 56 of the motor vehicle 14 can be seen.
  • the component arrangement 10 according to the invention makes it possible for an upper part 52 of the leg impactor 48 to also penetrate far into the bodywork in the vehicle longitudinal direction in the event of an impact of a leg impactor 48, so that the resulting angle ⁇ (this simulates the knee flexion angle of a knee joint) with the
  • a component arrangement according to the invention makes it possible to design a component arrangement according to the invention, in particular for vehicles with the above-described clearances l F between a bumper 20 and a lower cross member to hold 46 the relevant for a pedestrian impact angle ⁇ (knee bending angle) simply and inexpensively in a permissible range.
  • a component arrangement according to the invention is designed so that adjusts a knee bending angle ⁇ smaller than 19 in a pedestrian impact, the
  • Elongated strains in the inner and outer bands are smaller than 19 mm and the
  • Ligament strains in the cruciate ligament are smaller than 10 mm.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Superstructure Of Vehicle (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aufpralldämpfende Bauteilanordnung für ein Kraftfahrzeug. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufpralldämpfende Bauteilanordnung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Platzbedarf hat und dennoch hohen Anforderungen an den Fußgängerschutz gerecht wird. Eine erfindungsgemäße aufpralldämpfende Bauteilanordnung (10) im Bereich eines Vorderwagens (12) eines Kraftfahrzeuges (14) umfasst einen Querträger (22) und ein in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor dem Querträger (22) angeordnetes erstes Energieabsorptionsteil (24), wobei das erste Energieabsorptionsteil (24) ein integriertes oder unmittelbar benachbart angeordnetes Sensierelement (28) zur Steuerung der Bewegung eines Kraftfahrzeugteils in Abhängigkeit von dem Zustand des ersten Energieabsorptionsteils (24) umfasst und in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor dem ersten Energieabsorptionsteil (24) ein zweites Energieabsorptionsteil (32) angeordnet ist und wobei das zweite Energieabsorptionsteil (32) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges (14) von vorne auf das zweite Energieabsorptionsteil (32) einwirkenden, ausreichend großen Kräften eine zumindest teilweise Stauchung des ersten Energieabsorptionsteils (24) bewirkt.

Description

Beschreibung
Aufpralldämpfende Bauteilanordnung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine aufpralldämpfende Bauteilanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus DE 10 2004 024 468 A1 ist eine aufpralldämpfende Bauteilanordnung für ein Fahrzeug bekannt, gemäß welcher zwischen einer Außenhaut und einem Stoßfängerquerträger ein oder mehrere Knickwände als Absorptionselemente angeordnet werden sollen. Die Knickwände sollen anstelle von aus dem Stand der Technik bekannten Schaumteilen eingesetzt werden und gegenüber diesen den Vorteil haben, dass diese keine Blocklänge aufweisen und somit ein größerer Deformationsweg zwischen Außenhaut und Stoßfängerquerträger zur Verfügung steht.
Aus DE 10 2006 030 504 A1 ist ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem zwischen einer als Stoßfängerüberzug bezeichneten Außenhaut und einem
Stoßfängerquerträger ein Energieabsorptionselement angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufpralldämpfende Bauteilanordnung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Platzbedarf hat und dennoch hohen Anforderungen an den Fußgängerschutz gerecht wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend in Verbindung mit den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße aufpralldämpfende Bauteilanordnung im Bereich eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges umfasst einen Querträger und ein in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor dem Querträger angeordnetes erstes Energieabsorptionsteil, wobei das erste
Energieabsorptionsteil ein integriertes oder unmittelbar benachbart angeordnetes
Sensierelement zur Steuerung der Bewegung eines Kraftfahrzeugteils in Abhängigkeit von dem Zustand des ersten Energieabsorptionsteils umfasst. Als Beispiel für ein Sensierelement wird an dieser Stelle insbesondere auf einen Schlauch verwiesen, dessen Kompression (durch das erste Energieabsorptionsteil hervorgerufen) als Steuerungssignal genutzt werden kann, um eine Motorhaube eines Kraftfahrzeuges in Fahrzeughochrichtung nach oben zu bewegen. So kann der Fußgängerschutz im Falle eines Aufpralls eines Fußgängers auf die Motorhaube verbessert werden, da dann aufgrund eines vergrößerten Abstands der Motorhaube zu dem darunter befindlichen Motorblock und anderen massiven Bauteilen vergrößert ist und mehr
Deformationsweg für aufprallende Körperteile des Fußgängers zur Verfügung steht. In gleicher Art und Weise kann aufgrund des von dem Schlauch detektierten Signals (Kompression) als ein Kraftfahrzeugteil im Sinne der Erfindung ein Fußgängerschutzairbag (z.B. ein Scheibenairbag) gezündet werden, um einen auf eine Motorhaube oder eine Kraftfahrzeugscheibe fallenden Fußgänger vor Verletzungen zu schützen. Bei einer erfindungsgemäßen aufpralldämpfenden Bauteilanordnung ist ferner in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor dem ersten
Energieabsorptionsteil ein zweites Energieabsorptionsteil angeordnet, wobei das zweite Energieabsorptionsteil derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges von vorne auf das zweite Energieabsorptionsteil einwirkenden, ausreichend großen Kräften eine zumindest teilweise Stauchung des ersten Energieabsorptionsteils bewirkt. Mit anderen Worten ausgedrückt sind bei der erfindungsgemäßen Bauteilanordnung zwei unterschiedliche Energieabsorptionsteile "in Reihe angeordnet". Dies schafft die Möglichkeit, durch Auswahl zumindest eines Energieabsorptionsteils mit einem geringen Platzbedarf eine Bauteilanordnung zur Verfügung zu stellen, die insgesamt einen verringerten Platzbedarf hat und dennoch hohen Anforderungen an den Fußgängerschutz gerecht wird. Aufgrund der Anordnung von mindestens zwei Energieabsorptionsteilen "in Reihe" wird die insgesamt durch das erste Energieabsorptionsteil und das zweite Energieabsorptionsteil bewirkte
Energieabsorption nicht zwangsläufig verringert. Sie kann sogar erhöht werden, sofern das zweite Energieabsorptionsteil eine größere Energieabsorption erlaubt als eine ausschließliche Verwendung des ersten Energieabsorptionsteils über die gleiche "Energieabsorptionslänge". Dies wird in Verbindung mit den Figuren noch im Detail erläutert. Unter Energieabsorption wird vorliegend insbesondere die Umwandlung von kinetischer Energie durch plastische Verformung von Bauteilen verstanden, wie z.B. Stauchung, Biegung, Torsion einschließlich Bersten von Elementen in zwei oder mehrere Einzelteile (mit und ohne Sollbruchstellen).
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung ist das zweite Energieabsorptionsteil derart ausgelegt, dass bei bestimmungsgemäßer
Energieabsorption die Stauchung des ersten Energieabsorptionsteils beginnt, bevor die Energieabsorption durch das zweite Energieabsorptionsteil abgeschlossen ist. Dies umfasst auch die Möglichkeit, dass die Energieabsorption des ersten Energieabsorptionsteils beginnt, bevor die Energieabsorption des zweiten Energieabsorptionsteils begonnen hat. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass das funktional mit dem ersten Energieabsorptionsteil verbundene Sensierelement im Falle einer eine Energieabsorption bewirkenden Kollision (d.h. Krafteinwirkung von vorne auf das Kraftfahrzeug) frühzeitig eine entsprechende Kollision erkennt und somit auch frühzeitig die Bewegung eines Kraftfahrzeugteils, wie beispielsweise die Anstellung einer Motorhaube oder die Zündung eines Scheibenairbags, veranlassen kann.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung ist eine Vorderseite des ersten Energieabsorptionsteils zumindest teilweise unmittelbar benachbart an einer Rückseite des zweiten Energieabsorptionsteils angeordnet, so dass ein Kontaktbereich zwischen dem ersten Energieabsorptionsteil und dem zweiten Energieabsorptionsteil existiert. Vorzugsweise ist ein solcher Kontaktbereich flächig ausgebildet und weist eine Erstreckung von mindestens mehreren Zentimetern (vorzugsweise mehreren Dezimetern) in
Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeughochrichtung auf. Weiter vorzugsweise befindet sich ein solcher Kontaktbereich in Fahrzeughochrichtung betrachtet auf der gleichen Höhe wie ein hinter dem Kontaktbereich angeordnetes Sensierelement. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform besteht ein vollflächiger Kontakt zwischen der Vorderseite des ersten
Energieabsorptionsteils und der Rückseite des zweiten Energieabsorptionsteils, so dass im Falle einer Krafteinwirkung in Fahrzeuglängsrichtung von der Vorderseite des Kraftfahrzeuges bei einer Relativbewegung zwischen dem ersten Energieabsorptionsteil und dem zweiten Energieabsorptionsteil das zweite Energieabsorptionsteil vollflächig von dem ersten
Energieabsorptionsteil erfasst wird. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass die
Funktionssicherheit einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung besonders hoch ist, da in diesem Fall selbst bei Relativbewegungen zwischen dem ersten Energieabsorptionsteil und dem zweiten Energieabsorptionsteil in Fahrzeughochrichtung sichergestellt ist, dass das zweite Energiesorptionsteil zumindest teilweise zu einer Kompression des ersten
Energieabsorptionsteils führen wird.
In weiteren praktischen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung werden das erste Energieabsorptionsteil und das zweite Energieabsorptionsteil in
Fahrzeuglängsrichtung betrachtet bei bestimmungsgemäßer Energieabsorption von einer Ausgangslänge lA auf eine Stauchungslänge ls in Längsrichtung gestaucht, wobei a) das Verhältnis zwischen Ausgangslänge und Stauchungslänge des ersten
Energieabsorptionsteils lA1/lSi kleiner ist als das Verhältnis zwischen Ausgangslänge und Stauchungslänge des zweiten Energieabsorptionsteils 2 IS2 und/oder b) die Stauchungslänge des ersten Energieabsorptionsteils lSi größer ist als die Stauchungslänge lS2 des zweiten Energieabsorptionsteils.
Die vorstehend als Stauchungslänge eines Energieabsorptionsteils bezeichnete Länge wird häufig auch als Blocklänge bezeichnet, insbesondere wenn das Energieabsorptionsteil ein flächiges Teil ist, das durch Aufhalten oder Komprimieren auf eine Länge gestaucht wird, die größer ist als 10 Prozent der Ausgangslänge lA. Die vorstehend wiedergegebene Bedingung gemäß a) bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass es sich bei dem zweiten
Energieabsorptionsteil um ein Energieabsorptionsteil handelt, welches stärker gestaucht wird als das erste Energieabsorptionsteil. Dies kann durch die Auswahl eines besser
komprimierbaren Materials oder durch die Wahl eines Energieabsorptionsteils mit einem anderen Energieabsorptionsmechanismus erfolgen.
Die vorstehend wiedergegebene Bedingung gemäß b) bezieht sich auf die absolute
Stauchungslänge des ersten Energieabsorptionsteils. Diese Bedingung ist darauf
zurückzuführen, dass Sensiereiemente häufig in Energieabsorptionsteile integriert sind, die eine relativ große Stauchungslänge (Blocklänge) aufweisen. Um erfindungsgemäß große Design- und Gestaltungsfreiheiten zu erzielen und andere konstruktiv bedingte Rahmenbedingungen berücksichtigen zu können, ist es bevorzugt, wenn die absolute Stauchungslänge lS2 des zweiten Energieabsorptionsteils kleiner ist als die absolute Stauchungslänge lSi des ersten Energieabsorptionsteils.
Als erstes Energieabsorptionsteil kommt insbesondere ein Schaumteil in Betracht. Solche Schaumteile sind nicht nur kostengünstig verfügbar, sondern ermöglichen es auch auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein Sensierelement einzubetten oder unmittelbar benachbart anzuordnen. Wenn mittels des Schaumteils Energie absorbiert wird, kommt es zu einer Kompression, die auch eine Kompression des eingebetteten oder unmittelbar benachbart angeordneten Sensierelements zur Folge hat. Diese Kompression kann zur Steuerung der Bewegungen eines Kraftfahrzeugteils verwendet werden. In einer besonders praktischen Ausführungsform eines zweiten Energieabsorptionsteils weist dieses eine sich in
Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeughochrichtung erstreckende Kontaktfläche zu dem ersten Energieabsorptionsteil auf, welche bei relativer Annäherung des ersten Energieabsorptionsteils an das zweite Energieabsorptionsteil mit einer sich in Fahrzeughochrichtung und in
Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Kontaktfläche des ersten Energieabsorptionsteils zur Anlage kommt. Bei dieser Ausführungsform berühren sich das erste Energieabsorptionsteil und das zweite Energieabsorptionsteil zunächst nicht, sind jedoch so ausgelegt, dass diese ebenfalls "in Reihe" angeordnet sind und eine Relativbewegung des zweiten
Energieabsorptionsteils in Richtung des ersten Energieabsorptionsteils dazu führt, dass das erste Energieabsorptionsteil frühzeitig Energie absorbiert und dabei insbesondere ein
Sensierelement eine Energieabsorption frühzeitig feststellen kann.
Das zweite Energieabsorptionsteil ist vorzugsweise als ein sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckendes Verformungselement ausgebildet. Als Beispiel für ein solches
Verformungselement wird insbesondere auf Elemente verwiesen, die sich durch (insbesondere plastisches) Biegen und - optional anschließendes Versagen - verformen und somit Energie absorbieren. Solche Elemente werden im Stand der Technik auch als Knickelemente bezeichnet.
In einer anderen praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung ist eine an dem zweiten Energieabsorptionsteil ausgebildete Kontaktfläche einstückig mit dem Verformungselement ausgebildet. Alternativ kann eine Kontaktfläche auch als separates Element hergestellt und fest mit dem Verformungselement verbunden sein. Welche
Herstellungsart im Einzelfall bevorzugt ist, hängt insbesondere von der Art der Herstellung ab. Bei im Kunststoffspritzgießverfahren hergestellten Energieabsorptionsteilen ist die einstückige Ausbildung einer Kontaktfläche an dem Verformungselement bevorzugt.
Die Erfindung lässt sich besonders kostengünstig und funktional vorteilhaft verwirklichen, wenn mindestens eine Rippe eines Kühlerschutzgitters eines Kraftfahrzeuges als Bestandteil des zweiten Energieabsorptionsteils ausgebildet ist. In diesem Fall können im Bereich der
Vorderseite des Kraftfahrzeuges einwirkende Kräfte unmittelbar zu einer Energieabsorption des zweiten Energieabsorptionsteils und des dahinter "in Reihe geschalteten" ersten
Energieabsorptionsteils genutzt werden. In diesem Fall ist auch eine besonders frühe
Erkennung einer Kollision mithilfe eines Sensierelements möglich.
Als Sensierelement werden bevorzugt solche Elemente eingesetzt, die mindestens eine mechanische Kenngröße erfassen. Diesbezüglich wird insbesondere auf aus dem Stand der Technik bekannte Druckschläuche mit einem verbundenen Aktuator, auf Kraftmessfolien, auf Lichtwellenleiter sowie auf sonstige mechanische Bauteile verwiesen, die es ermöglichen, die Kompression eines Energieabsorptionsteils, insbesondere des ersten Energieabsorptionsteils, zu erfassen und abhängig von dieser Erfassung die Bewegungen eines Kraftfahrzeugteils zu steuern. Die Erfassung mindestens einer mechanischen Kenngröße ist bevorzugt, weil rein elektronische Kenngrößen (z.B. elektronische Erfassung von Beschleunigung und Fahrgeschwindigkeit) im Einzelfall nicht dazu geeignet sind, die Kollision eines Fußgängers von der Kollision mit anderen Hindernissen und/oder von Messfehlern bzw. Messungenauigkeiten zu unterscheiden.
Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, wenn das Sensierelement zur Steuerung der Aufstellung einer Motorhaube eines Kraftfahrzeuges und/oder zur Auslösung mindestens eines
Fußgängerschutzairbags vorgesehen ist. Unter Fußgängerschutzairbags werden insbesondere solche Airbags verstanden, die sich außerhalb des Kraftfahrzeuges im Bereich der Außenhaut einer Karosserie entfalten, um den Aufprall eines Fußgängers auf die Außenhaut abzufedern.
Eine erfindungsgemäße Bauteilanordnung weist besondere Vorteile auf, wenn in
Fahrzeughochrichtung betrachtet unterhalb des Querträgers ein weiterer Querträger
angeordnet ist, insbesondere ein Querträger, welcher in Fahrzeughochrichtung betrachtet auf der gleichen Höhe angeordnet ist wie ein in Fahrzeuglängsrichtung davor angeordneter Stoßfänger. In einem solchen Fall kann die Auslegung einer erfindungsgemäßen
Bauteilanordnung im Bereich des oberen Querträgers auf etwaige zwischen dem unteren Querträger und dem davor angeordneten Stoßfänger vorhandene Freiräume insoweit angepasst werden, als die Summe der Stauchungslänge aus dem ersten Energieabsorptionsteil und dem zweiten Energieabsorptionsteil so gewählt wird, dass sich im Falle eines
Fußgängeraufpralls ein Kniewinkel eines Fußgängers ergibt, welcher möglichst gering ist. Dies wird in Verbindung mit der Figurenbeschreibung noch im Detail erläutert. Eine
erfindungsgemäße Bauteilanordnung hat besondere Vorteile, wenn sich der Freiraum zwischen dem unteren Querträger und einem davor angeordneten Stoßfänger über mindestens 50 mm in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge des Freiraums in Längsrichtung zwischen 80 mm und 120 mm, besonders bevorzugt zwischen 100 mm und 120 mm. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das erste
Energieabsorptionsteil und das zweite Energieabsorptionsteil im unverformten Zustand insgesamt eine Länge von ca. 30 mm bis 70 mm aufweisen und im deformierten Zustand eine Stauchungslänge (Blocklänge) von insgesamt ca. 10 mm bis 20 mm. Damit ergibt sich eine Energieabsorptionslänge von der Vorderkante des ersten Energieabsorptionsteils bis zum in Fahrzeuglängsrichtung dahinter folgenden Querträger von ca. 70 mm und eine minimale Stauchungslänge von 10 mm (70 mm - 60 mm). Die maximale plastische Verformung des ersten und es zweiten Energieabsorptionsteils vor dem Querträger beträgt damit in diesem Beispiel maximal 60 mm. Das erste Energieabsorptionselement und das zweite Energieabsorptionselement erstrecken sich vorzugsweise über mindestens 50 Prozent der gesamten Fahrzeugbreite (ohne
Außenspiegel), besonders bevorzugt über mindestens 70 Prozent und weiter bevorzugt über mindestens 80 Prozent der Fahrzeugbreite, insbesondere über die Breite eines
Kühlerschutzgitters, welches sich häufig zwischen den Frontscheinwerfern eines
Kraftfahrzeuges befindet.
Weitere Details einer praktischen Ausführungsform sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen aufpralldämpfenden
Bauteilanordnung in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht,
Fig. 2 den in Figur 1 mit II gekennzeichneten Bereich in einer vergrößerten Darstellung,
Fig. 3 einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges mit der aus den Figuren 1 und 2
erfindungsgemäßen Bauteilanordnung unmittelbar vor dem Aufprall eines Beinimpaktors sowie
Fig. 4 den in Figur 3 gezeigten Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges unmittelbar nach dem
Aufprall eines Beinimpaktors.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße aufpralldämpfende Bauteilanordnung 10 im Bereich eines Vorderwagens 12 eines Kraftfahrzeuges 14. In Figur 1 ist von dem Vorderwagen 12 die Motorhaube 16, eine schematisch dargestellte Kontur eines Kühlerschutzgitters 18 sowie ein Stoßfänger 20 zu erkennen. Die Motorhaube 16, das Kühlerschutzgitter 18 und der Stoßfänger 20 können auch als Außenhaut des Kraftfahrzeuges 14 bezeichnet werden.
Wie insbesondere in Figur 1 erkennbar ist, befindet sich in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) betrachtet auf gleicher Höhe des Kühlerschutzgitters 18 ein oberer Querträger 22. In
Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet unmittelbar vor dem Querträger 22 ist als erstes Energieabsorptionsteil 24 ein Schaumteil 26 angeordnet. Innerhalb des Schaumteiles 26 ist als Sensierelement 28 ein Schlauch 30 angeordnet, welcher sich in Fahrzeugquerrichtung (y- Richtung) erstreckt und in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet unmittelbar vor dem oberen Querträger 22 positioniert ist. Der obere Querträger 22 dient als Widerlage für den Schlauch 30. Mithilfe des Sensierelements 28 werden in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) auf das erste Energieabsorptionsteil 24 wirkende Kräfte, welche zu einer Komprimierung des ersten Energieabsorptionsteils führen, erfasst. Sofern solche Kräfte erfasst werden, wird durch das Sensierelement 28 die Bewegung eines Kraftfahrzeugteils gesteuert. Im vorliegenden Fall wird bei Erfassung einer Kraft durch das Sensierelement 28 die Motorhaube 16 von in
Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet hinteren Ende der Motorhaube 16 aus nach oben bewegt, um den Abstand der Motorhaube 16 von dem sich unmittelbar unterhalb der Motorhaube 16 befindenden massiven Motorblock zu vergrößern. Dadurch kann ein etwaig aufprallender Kopf (oder ein anderes Körperteil) eines Fußgängers von der Motorhaube 16 weicher abgefedert werden, weil der Abstand der Motorhaube 16 vom Motorblock oder einem sonstigen massiven Bauteils im Falle eines Aufpralls vergrößert ist.
Unmittelbar vor dem ersten Energieabsorptionsteil 24 befindet sich ein zweites
Energieabsorptionsteil 32. Das zweite Energieabsorptionsteil 32 ist in der gezeigten
Ausführungsform eine einstückig ausgebildete Rippe 34 des Kühlerschutzgitters 18. Die Rippe 34 erstreckt sich von der Außenkontur des Kraftfahrzeuges 14 in Längsrichtung des
Fahrzeuges 14 betrachtet nach hinten bis zur Vorderseite 36 des Schaumteils 26. Wie insbesondere in Figur 2 gut zu erkennen ist, liegt eine Rückseite 38 des zweiten
Energieabsorptionsteils 32 an der Vorderseite 36 des ersten Energieabsorptionsteils 24 unmittelbar an.
In Figur 2 ist das zweite Energieabsorptionsteil 32 so dargestellt, dass es aus einem ersten Einzelelement 40 und einem zweiten Einzelelement 42 besteht, die fest miteinander verbunden sind. Das erste Einzelelement 40 erstreckt sich nach vorne und ist als eine von der Vorderseite 36 des Kraftfahrzeuges 14 aus erkennbare Kühlrippe ausgebildet. Das zweite Einzelelement 42 erstreckt sich zunächst an der Innenseite entlang des ersten Einzelelements 40 und ab einer Knickstelle 44 ausschließlich in Fahrzeughochrichtung über die gesamte Höhe der Vorderseite 36 des ersten Energieabsorptionsteils 24.
In Figur 2 sind die Ausgangslänge lA1 des ersten Energieabsorptionsteils 24 und die
Ausgangslänge lA2 des zweiten Energieabsorptionsteils 32 dargestellt, wobei als
Ausgangslänge in Figur 2 nur die sich bis zur Vorderseite 36 des ersten Energieabsorptionsteils 24 erstreckende Länge angenommen wurde. In Figur 2 ist ferner die Länge lD eingetragen, welche den Deformationsweg des ersten Energieabsorptionsteils 24 und des zweiten
Energieabsorptionsteils 32 entspricht. In den Figuren 3 und 4 sind zusätzlich zu den vorstehend bereits erläuterten Elementen noch ein unterer Querträger 46 sowie ein Beinimpaktor 48 dargestellt. Ferner ist das Vorderrad 56 des Kraftfahrzeuges 14 zu erkennen.
Wie in Figur 3 zu erkennen ist, befindet sich zwischen dem unteren Querträger 46 und dem Stoßfänger 20 ein Freiraum mit der Länge lF. Dieser Freiraum lf beträgt in der gezeigten Ausführungsform ungefähr 100 mm. Dies führt dazu, dass im Falle eines Fußgängeranpralls gegen den Vorderwagen 12 des Kraftfahrzeuges 14, welcher durch den Beinimpaktor 48 simuliert wird, aufgrund des Freiraumes auf der Höhe des durch das Gelenk 50 angedeutete Knie in Längsrichtung relativ weit in die Karosserie eindringen kann.
Die erfindungsgemäße Bauteilanordnung 10 ermöglicht es, dass im Falle eines Aufpralls eines Beinimpaktors 48 ein oberer Teil 52 des Beinimpaktors 48 durch Energieabsorption (plastische Verformung) in Fahrzeuglängsrichtung ebenfalls weit in die Karosserie eindringen kann, so dass der resultierende Winkel α (dieser simuliert den Kniebeugewinkel eines mit dem
Kraftfahrzeug kollidierenden Fußgängers) zwischen dem oberen Teil 52 und einem unteren Teil 54 des Beinimpaktors 48 klein und somit in einem vor Knieverletzungen schützenden Bereich bleibt (siehe Figur 4).
Die Erfindung ermöglicht es, durch Auslegung einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung, insbesondere bei Fahrzeugen mit den vorstehend beschriebenen Freiräumen lF zwischen einem Stoßfänger 20 und einem unteren Querträger 46 den für einen Fußgängeraufprall relevanten Winkel α (Kniebiegewinkel) einfach und kostengünstig in einem zulässigen Bereich zu halten. Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Bauteilanordnung so ausgelegt, dass sich bei einem Fußgängeraufprall ein Kniebiegewinkel α kleiner als 19 einstellt, die
Bänderdehnungen im Innen- und Außenband kleiner als 19 mm sind sowie die
Bänderdehnungen im Kreuzband kleiner als 10 mm sind.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen
Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des
zuständigen Fachmanns variiert werden. Bezugszeichenliste
aufpralldämpfende Bauteilanordnung
Vorderwagen
Kraftfahrzeug
Motorhaube
Kühlerschutzgitter
Stoßfänger
oberer Querträger
erstes Energieabsorptionsteil
Schaumteil
Sensierelement
Schlauch
zweites Energieabsorptionsteil
Rippe
Vorderseite
Rückseite
erstes Einzelelement
zweites Einzelelement
Knickstelle
unterer Querträger
Beinimpaktor
Gelenk
oberer Teil (des Beinimpaktors)
unterer Teil (des Beinimpaktors)
Vorderrad

Claims

Patentansprüche
1 . Aufpralldämpfende Bauteilanordnung im Bereich eines Vorderwagens (12) eines
Kraftfahrzeuges (14) mit einem Querträger (22), einem in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor dem Querträger (22) angeordneten ersten Energieabsorptionsteil (24), wobei das erste Energieabsorptionsteil (24) ein integriertes oder unmittelbar benachbart angeordnetes Sensierelement (28) zur Steuerung der Bewegung eines Kraftfahrzeugteils in Abhängigkeit von dem Zustand des ersten Energieabsorptionsteils (24) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor dem ersten Energieabsorptionsteil (24) ein zweites Energieabsorptionsteil (32) angeordnet ist, wobei das zweite
Energieabsorptionsteil (32) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei in
Längsrichtung des Kraftfahrzeuges (14) von vorne auf das zweite Energieabsorptionsteil (32) einwirkenden, ausreichend großen Kräften eine zumindest teilweise Stauchung des ersten Energieabsorptionsteils (24) bewirkt.
2. Bauteilanordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Energieabsorptionsteil (32) derart ausgelegt ist, dass bei bestimmungsgemäßer Energieabsorption die Stauchung des ersten Energieabsorptionsteils (24) beginnt, bevor die Energieabsorption durch das zweite Energieabsorptionsteil (32) abgeschlossen ist.
3. Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorderseite (36) des ersten Energieabsorptionsteils (24) zumindest teilweise unmittelbar benachbart an einer Rückseite (38) des zweiten
Energieabsorptionsteils (32) angeordnet ist.
4. Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Energieabsorptionsteil (24) und das zweite
Energieabsorptionsteil (32) in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet bei
bestimmungsgemäßer Energieabsorption von einer Ausgangslänge lA auf eine
Stauchungslänge ls in Längsrichtung gestaucht werden, wobei a) das Verhältnis zwischen Ausgangslänge und Stauchungslänge i/Isi des ersten Energieabsorptionsteils (24) kleiner ist als das Verhältnis zwischen
Ausgangslänge und Stauchungslänge 2 IS2 des zweiten Energieabsorptionsteils (32) und/oder
b) die Stauchungslänge lSi des ersten Energieabsorptionsteils (24) größer ist als die Stauchungslänge lS2 des zweiten Energieabsorptionsteils (32).
Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Energieabsorptionsteil (24) ein Schaumteil (26) ist und/oder das zweite Energieabsorptionsteil (32) eine sich in Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeughochrichtung erstreckende Kontaktfläche zu dem ersten Energieabsorptionsteil (24) aufweist, die bei relativer Annäherung des ersten Energieabsorptionsteils (24) an das zweite Energieabsorptionsteil (32) mit einer sich in Fahrzeughochrichtung und in
Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Kontaktfläche des ersten Energieabsorptionsteils (24) zur Anlage kommt.
Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Energieabsorptionsteil (32) als ein sich in
Fahrzeuglängsrichtung erstreckendes Verformungselement ausgebildet ist und/oder a) eine an dem zweiten Energieabsorptionsteil (32) ausgebildete Kontaktfläche einstückig an dem Verformungselement ausgebildet ist oder
b) eine Kontaktfläche als separates Element ausgebildet und fest dem
Verformungselement verbunden ist.
Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rippe (34) eines Kühlerschutzgitters (18) als Bestandteil des zweiten Energieabsorptionsteils (32) ausgebildet ist.
Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensierelement (28) ein mindestens eine mechanische Kenngröße erfassendes Bauteil ist.
Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensierelement (28) zur Steuerung der Aufstellung einer Motorhaube (16) eines Kraftfahrzeuges (14) und/oder zur Auslösung mindestens eines Fußgängerschutzairbags vorgesehen ist.
10. Bauteilanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrzeughochrichtung betrachtet unterhalb des Querträgers (22) ein weiterer Querträger (46) angeordnet ist.
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