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Die
Erfindung betrifft einen Wagenendbereich eines Kraftfahrzeugs mit
einer Energieabsorptionsanordnung zur Verbesserung des Fußgängerschutzes
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Unter dem Begriff Fußgänger sollen dabei generell
ungeschützte
Personen verstanden werden.
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Bekannt
sind Wagenendbereiche, die durch ihre konstruktive Auslegung die
Schwere von Verletzungen bei Fußgängern reduzieren.
Dazu müssen die
Wagenendbereiche die Aufprallenergie in Verformungsarbeit umwandeln.
Die Aufprallenergie ist unter anderem abhängig von dem auf der Karosserie oder
Fronthaube auftreffenden Bereich des Fußgängerkörpers und demzufolge muss die
Energieabsorptionsanordnung, die in der Regel aus mehreren Energieabsorptionselementen
besteht, auf das entsprechende Gewicht des aufschlagenden Bereiches
des Fußgängerkörpers bzw.
auf das entsprechende Energieniveau ausgelegt sein. Da die wagenendseitigen
Bauteile wie Querträger
und Kühler
steif und robust ausgeführt
sind, können
sie unter ungünstigen Bedingungen
ein hohes Verletzungspotential für
den Fußgänger darstellen
und werden deshalb häufig von
Energieabsorptionselementen verkleidet.
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Ein
gattungsgemäßer Wagenendbereich
ist bekannt aus der
DE
199 11 833 A1 . Dieser beinhaltet einen Querträger, der
als Tragestruktur für
Schloss und Kühler
ausgebildet ist und an dem der Außenhaut zugehörige Energieabsorptionselemente
für den
Fußgängerschutz
befestigt sind. Die Energieabsorptionselemente sind übereinander
bzw. parallel angeordnet, um die unterschiedlichen Aufschlagbereiche
des Fußgängers auf
den Außenhautbereichen des
Vorderwagens abzudecken. Die Energieabsorption des Fußgängeraufschlags
findet somit vor dem Querträger
statt, der zur Schadensreduzierung bei kleineren Unfällen über sogenannte
Typschadenselemente an den Rohbau angebunden ist. Somit sind alle
für den
Fußgängerschutz
ausgelegten Energieabsorptionselemente zusätzlich zu den nicht auf den Fußgängerschutz
abgestimmten Typschadenselementen eingeführt.
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Die
Patentanmeldung WO 02/064394 A1 beschreibt einen an einem Kühlermodulträger über obere
und untere Befestigungselemente angebundenen Kühler. Bei Aufbringung einer
Mindestkraft können
sich die oberen Befestigungselemente des Kühlers vom Kühlermodulträger lösen und der Kühler schwenkt über seine
unteren Befestigungselemente nach hinten. Der stabile Kühlermodulträger ist
aber im Hinblick auf den Fußgängerschutz
nicht optimiert.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Wagenendbereich im Hinblick
auf einen wirksamen Fußgängerschutz
weiter zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wagenendbereich durch eine
Aufpralleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die
Unteransprüche
betreffen besondere Weiterbildungen dieser Erfindung.
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Wesentlich
für die
Erfindung ist die durch die lösbare
Verbindung des Bauteils am Rohbau bedingte schnelle Verlagerung
dieses Bauteils und die dadurch gegebene Freigabe des Kühlers zur
flächigen Auflage
des Fußgängers; dadurch
kann der Kühler gegen
die Kraft der Energieabsorptionsanordnung unter Energieumsetzung
zurückweichen.
Bei gängigen
Fahrzeugen ist das Bauteil als Querträger ausgebildet, der vom Fußgänger aus
gesehen vor dem Kühler
angebracht ist. Die lösbare
Verbindung kann als kraftschlüssige
Verbindung konstruiert sein, bei der die verbundenen Bauteile unter Überwindung
einer geringen Reibkraft voneinander abgleiten. Eine andere, formschlüssige Verbindung
kann über
Bolzen erfolgen, die abgeschert werden oder über eine aktive Verriegelung,
die sensorgesteuert geöffnet wird.
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Weiterbildung kann das Bauteil auch als
ein Schlossträger ausgebildet
sein, wobei die Verbindung des Schlosses mit dem Bauteil bzw. Querträger und/oder
der Haube ebenfalls als lösbare
Verbindung ausgeführt sein
muss. Der Schlossbügel
ist deshalb z.B. als Haken ausgebildet, aus dem die Schlossfalle
unter Freigabe der Verbindung herausgleiten kann.
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Das
als Querträger
ausgebildete Bauteil befindet sich bei gängigen Kraftfahrzeugen in Höhe der Hüfte eines
Fußgängers. Wird
das verlagerbare Bauteil bei einer Kollision mit dem Fußgänger mit
einer geringen Kraft in Wirkrichtung des Hüftaufschlags beaufschlagt,
so wird nach der Verlagerung des Bauteils ein darunter bzw. dahinter
liegender Kühler ebenfalls
mit einer Kraft beaufschlagt. Der Kühler ist an einer aus Energieabsorptionselementen
bestehenden Energieabsorptionsanordnung befestigt und ist unter
Absorption von Energie verlagerbar angeordnet. Bekannte Energieabsorptionselemente
sind z.B. Wabenstrukturen, Schäume
oder deformierbare Streben. Somit ist das Verletzungspotential am
steifen Rohbauteil und Kühler
für den
Fußgänger deutlich
reduziert. Die Energieaufnahme vom Fußgänger erfolgt gleichmäßig, da
die Energie optimal von den flächigen
Strukturen wie z.B. dem Kühler
aufgenommen und in die Energieabsorptionselemente eingeleitet wird.
Somit können
vorteilhafterweise vom Fußgänger aus
gesehen vor dem Bauteil liegende zusätzliche Deformationselemente
entfallen bzw. in ihrer Länge
und/oder Dicke deutlich reduziert werden. Dies führt zu einem verbesserten Fußgängerschutz ohne
die Gesamtlänge
des Fahrzeuges zu erhöhen. Von
herausgehobener Bedeutung ist auch, dass zur Übernahme der Schutzfunktion keine
zusätzlichen Elemente
eingeführt
werden müssen,
sondern vorhandene Elemente, wie z.B. die Kühlerhalter, können nach
Anpassung der Konstruktion diese Funktion zusätzlich übernehmen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Erfindungsvariante kann das Bauteil auch als Kühlermodulträger ausgebildet
sein. Der Kühlermodulträger kann
als Vormontagemodul für
verschiedene Einbauteile als Träger
dienen. So kann der Träger
zur Befestigung von weiteren Einbauteilen zusätzlich zum Kühler, wie
z.B. dem Fronthaubenschloss oder den Frontscheinwerfergehäusen, ausgebildet
sein. Diese zusätzlichen Einbauteile
müssen
die Verlagerung aber entsprechend durch lösbare Verbindungen ermöglichen
oder entsprechend mitverlagert werden. Hier findet dann bei einem
Fußgängeraufschlag
eine gemeinsame Verlagerung von Träger mit eventuell zusätzlichen Einbauteilen
und Kühler
unter Energieabsorption durch die Energieabsorptionsanordnung statt.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 einen
erfindungsgemäßen Wagenendbereich
eines Kraftfahrzeugs in einer skizzenhaften Darstellung unter Beschränkung auf
die im Rahmen der Erfindung interessierenden Teile,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Kühlers mit einer Energieabsorptionsanordnung und
mit einem ihm vorgelagerten Bauteil,
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3 eine
Ansicht gemäß Schnitt
III-III in 2, und
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4 eine
Teilansicht des dem Kühler
vorgelagerten Bauteils.
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Die 1 und 2 zeigen
einen für
den Fußgängerschutz
ausgelegten Wagenendbereich 1, der dahingehend optimiert
ist Verletzungen eines Fußgängers bei
einem Hüftaufprall
des erwachsenen Fußgängers in
Höhe des
Haubenkantenbereichs zu reduzieren.
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Ein
hier als Schlossträger 2 ausgebildeter Querträger ist
am Rohbau 3, üblicherweise
an den Längsträgern 4, über zwei
seitliche kraftschlüssige Verbindungen 5 befestigt,
die die für
den Normalbetrieb des Fahrzeugs notwendige Festigkeit besitzen, aber
unter definierten Bedingungen bei einer Kollision mit einem Fußgänger lösbar ausgeführt sind.
Bei einer Beaufschlagung des Schlossträgers 2 mit einer Kraft,
die sich unterhalb einer durch einen Hüftaufschlag eines Fußgängers aufgebrachten
und durch technische Vorschriften definierten Kraft F bewegt, löst sich
der Schlossträger 2 aus
seinen Verbindungen 5. Dabei ist die Wirkrichtung der aufzubringenden
Kraft konstruktiv so ausgelegt, dass sie ungefähr der Kraftrichtung R des
Hüftaufschlags
entspricht, die mit der Fahrbahnebene des Kraftfahrzeugs einen Winkel α einschließt. Die
definierten Bedingungen sehen also vor, dass der Schlossträger 2 nach Überschreitung
einer den Festsitz des Schlossträgers 2 im Normalbetrieb
sichernden Mindestkraft bereits ausklinkt, wenn das durch den Hüftaufschlag
vorgegebene Kraftniveau noch nicht erreicht ist. Damit verliert der
Schlossträger 2 seine
Eigenschaft als steife Barriere.
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In 3 ist
die Ausgestaltung der kraftschlüssigen
Verbindung 5 beispielhaft in einer Seitenansicht für eine Hälfte des
Schlossträgers 2 dargestellt.
Schlossträgerseitig
beinhaltet die kraftschlüssige
Verbindung 5 den Längsträgern 4 gegenüberliegende
Endbereiche des Schlossträgers 2,
die eine unter dem Winkel α vom
Frontend nach hinten abfallende Ebene 6 enthalten. Diese
Ebene 6 enthält ein,
wie in 4 dargestelltes, zum Schlossträgerrand hin offenes Langloch 7,
wobei die offene Seite des Langlochs 7 einem äußeren Betrachter
des Kraftfahrzeugs bzw. einem Fußgänger zugewandt ist. Rohbauseitig
ist die Auflagefläche
für den
Schlossträger 2 als
Gleitebene 8 ausgebildet, die ebenfalls mit der Fahrbahnebene
den Winkel α einschließt. Die Fixierung
des Schlossträgers 2 am
Rohbau 3 erfolgt über
eine Mutter 9, die auf einen rohbauseitig befestigten,
nicht dargestellten Bolzen geschraubt wird, wobei der Durchmesser
des rohbauseitig befestigten Bolzens etwa der Weite des Langlochs 7 entspricht. Die
Verschraubung erfolgt mit einem definierten Drehmoment, um ein Lösen der
Verbindung 5 unterhalb einer durch einen Hüftaufschlag
hervorgerufenen Kraft F zu ermöglichen,
so dass ein Lösen
der Verbindung im Falle eines Hüftaufschlags
sicher gewährleistet
werden kann. Nach Lösung
der Fixierung kann die Ebene 6 des Schlossträgers 2 zwischen
der Mutter 9 und der Gleitebene 8 des Rohbaus 3 unter Überwindung
einer geringen Reibkraft nach hinten gleiten. Ebenso ist aber auch
eine Befestigung des Schlossträgers 2 über eine
Art Clipverbindung oder über
Abscherbolzen oder dergleichen denkbar. Der Schlossträger 2 ist
so ausgeführt,
dass im Allgemeinen die Wirkrichtung der Kraft, die beim Schließen der
Haube in den Schlossträger 2 eingeleitet
wird, eine andere Wirkrichtung hat als die Hüftaufschlagskraft F, um ein
Lösen der
Verbindung des Schlossträgers 2 mit
dem Rohbau 3 bei normalem Gebrauch sicher zu verhindern.
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Klinkt
nun der Schlossträger 2 bei
einem Hüftaufschlag
eines Fußgängers aus
seinen Verbindungen 5 aus, so wird der Schlossträger 2 auf
den durch den Rohbau 3 gebildeten Gleitebenen 7 entlang
den jeweiligen Längsträgern 4 geführt und
vom Fußgänger weg
nach hinten verlagert. Um eine sichere Führung zu gewährleisten,
umgreift der Schlossträger 2 die
rohbauseitige Führung
zumindest L-förmig,
das heißt,
dass zusätzlich
zu der auf der Gleitebene 7 des Rohbaus 3 aufliegenden
Ebene 5 eine dazu senkrecht stehende Seitenführungsfläche 10 am
Schlossträger 2 ausgebildet
ist. Der Schlossträger 2 gibt
nach seiner Verlagerung den Weg frei, so dass die Energie in den
auf den Hüftaufschlag
ausgelegten, dahinter angeordneten Kühler 11 mit zugeordneter
Energieabsorptionsanordnung 12 eingeleitet werden kann.
Die Energieabsorptionsanordnung 12 beinhaltet hier ein
als Kolben-Zylinder-Einheit 13 ausgeführtes rechtes und linkes Energieabsorptionselement über die
der Kühler 11 beidseitig
am Rohbau 3 gehalten wird. Da die Kraftrichtung R des Hüftaufschlages
und die Fahrbahnebene den Winkel α einschließen, ist
es günstig,
die Energieabsorptionselemente kühlerseitig
am oberen Ende 14 zu befestigen und im gleichen Winkel α nach unten
zum Rohbau 3 zu führen.
Die Wirkrichtung der Kolben-Zylinder-Einheit 13 ist somit
nahezu parallel zur Kraftrichtung R des Hüftaufschlages. Vorstellbar ist
eine Kolben-Zylinder-Einheit 13 deren
Zylinder 15 mit einem deformationsfähigen Material ausgefüllt ist.
Zur Aufnahme von Aufprallenergie deformiert ein Stempel 16 die
Zylinderfüllung
bis zu einem Anschlag 17.
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Der
Kühler 10 ist
bevorzugt an seinem unteren Ende 18 beidseitig schwenkbar
gelagert und führt bei
Einwirkung des Hüftaufpralls
beispielsweise eine Kreis- oder Schwenkbewegung aus. Alternativ
kann der Kühler 11 an
seinem unteren Ende 18 auch über weitere Energieabsorptionselemente
befestigt sein. Als Energieabsorptionselemente können alle gängigen Deformationselemente
wie z.B. Metallschäume und
Wabenstrukturen verwendet werden.
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Eine
Schadensbehebung ist im Allgemeinen einfach durchzuführen, da
durch geschickte Auslegung die Komponenten Kühler, Schlossträger und Längsträger nach
einem Fußgängeraufprall
unversehrt bleiben und so lediglich die Deformationselemente ausgetauscht
werden müssen.
Durch entsprechende Anpassung der Erfindung ist sie in vielen der heute
gängigen
Autotypen anwendbar.
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- 1
- Wagenendbereich
- 2
- Schlossträger
- 3
- Rohbau
- 4
- Längsträger
- 5
- Kraftschlüssige Verbindung
- 6
- Ebene
- 7
- Langloch
- 8
- Gleitebene
- 9
- Mutter
- 10
- Seitenführungsfläche
- 11
- Kühler
- 12
- Energieabsorptionsanordnung
- 13
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 14
- Oberes
Ende
- 15
- Zylinder
- 16
- Stempel
- 17
- Anschlag
- 18
- Unteres
Ende
- F
- Kraft
Hüftaufschlag
- R
- Kraftrichtung/Wirkrichtung
Hüftaufschlag
- α
- Winkel
Kraftrichtung-Fahrbahn