DE102004016502A1 - Wagenendbereich für ein Kraftfahrzeug mit einer Aufprallschutzeinrichtung für einen Fußgänger - Google Patents

Abstract

In Figur 5 ist schematisch eine Aufprallschutzeinrichtung (1) eines Fahrzeugs dargestellt. Um die verschiedenen Energieniveaus, die durch den Aufschlag unterschiedlich großer Fußgängerkörper auf einem Wagenendbereich in diesen eingebracht werden, zu absorbieren, sind eine erste Energieabsorptionsanordnung (2) und eine zweite Energieabsorptionsanordnung (3) überwiegend in Wirkrichtung der Aufschlagkraft (F) des Fußgängers hintereinander in Reihe geschaltet. Die erste Energieabsorptionsanordnung (2) beinhaltet eine Fronthaube. Ihre Kraft-Deformationsweg-Kennung ist für einen Aufschlag eines Kopfs ausgelegt und legt zur Energieabsorption einen Deformationsweg zurück. Ein freier Abstand (A) zwischen der ersten Energieabsorptionsanordnung (2) und der zweiten Energieabsorptionsanordnung (3) ist so ausgelegt, dass er dem maximal notwendigen, freien Deformationsweg entspricht. Die zweite Energieabsorptionsanordnung (3) ist optimal für die Aufnahme der Energie ausgelegt, die durch den Aufschlag einer Hüfte eines Fußgängers eingebracht wird, und ist auf einen Motorblock (4) in Wirkrichtung des Aufschlages montiert. Zur Energieabsorption des Hüftaufschlages benötigt die zweite Energieabsorptionsanordnung (3) einen zweiten Deformationsweg (B) in Kraftrichtung (F) des Hüftaufschlages, der durch gemeinsame Deformation der beiden Energieabsorptionsanordnungen (2, 3) gegeben ist (Fig. 1).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Aufprallschutzeinrichtung für einen Wagenendbereich eines Kraftfahrzeugs zur Verbesserung des Fußgängerschutzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Bekannt sind Wagenendbereiche, speziell Vorderwagen, die durch ihre konstruktive Auslegung die Schwere von Verletzungen bei Fußgängern oder anderen Aufprallbeteiligten 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 müssen die Energieabsorptionselemente auf das entsprechende Gewicht des aufschlagenden Bereiches des Fußgängerkörpers bzw. auf das entsprechende Energieniveau ausgelegt sein. So ist zur Absorption der Energie des Kopfaufschlages eines Fußgängers unter Berücksichtigung der maximal zulässigen negativen Beschleunigung ein Deformationselement mit einem niedrigeren Energieniveau notwendig als beim Auftreffen der Hüfte eines Fußgängers auf der Fahrzeugkarosserie.
• Ein für den Fußgängerschutz ausgebildeter Wagenendbereich ist bekannt aus der DE 199 11 833 A1 . Diese beschreibt einen Querträger, der als Tragestruktur für Schloss und Kühler ausgebildet ist und an dem der Außenhaut zugehörige zusätzliche Energieabsorptionsanordnungen befestigt sind. Die Energieabsorptionsanordnungen sind übereinander bzw. parallel angeordnet, um die unterschiedlichen Aufschlagbereiche des Fußgängers auf den Außenhautbereichen des Vorderwagens abzudecken. Die Energieabsorption des Fußgängeraufschlages findet somit vor dem Querträger statt, der seinerseits zur Schadensreduzierung bei kleineren Unfällen über sogenannte Typschadenselemente an den Rohbau angebunden ist. Somit sind alle für den Fußgängerschutz ausgelegten Energieabsorptionsanordnungen zusätzlich eingebracht.
• Bei bestimmten Fahrzeuggeometrien kann es aber sein, dass je nach Fußgängergröße der gleiche Fahrzeugbereich von unterschiedlich schweren Körperteilen des Fußgängers und daher mit unterschiedlichen Aufschlagenergien beaufschlagt wird. Um die Aufschlagenergien abzubauen, sind unterschiedliche Energieabsorptionsanordnungen notwendig, die verschieden ausgelegte Kraftniveaus besitzen.
• Weiter sind aus der DE 198 46 192 A1 , DE 101 02 762 A1 und der DE 101 09 663 A1 aufpralldämpfende Fronthauben für ein Fahrzeug bekannt. Eine weitere als Fußgängerschutz ausgelegte Kraftfahrzeug-Fronthaube ist in der gattungsbildenden DE 199 02 311 A1 beschrieben. Diese Fronthaube besteht aus einer Unterstruktur, einer Deckschale und einer als Deformationsschicht dienenden Zwischenschicht, die die Deckschale gleichsam schwimmend ohne direkte Abstützung an der Unterstruktur trägt. Deckschale und Zwischenschicht sind zur Erzeugung eines Deformationswegs beim Aufschlag des Kopfes eines Kindes ausgelegt, während eine Verformung der Unterstruktur erst beim Kopfaufschlag eines Erwachsenen erfolgt. Dadurch ist die Fronthaube für den Aufschlagschutz des Kopfes von Fußgängern unterschiedlichen Alters optimiert.
• Es ist Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Wagenendanordnung im Hinblick auf einen wirksamen Fußgängerschutz weiter zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wagenendbereich durch eine Aufprallschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besondere Weiterbildungen dieser Erfindung.
• Die Erfindung besteht in einem aufschlagdämpfenden Endwagenbereich, der eine erste Energieabsorptionsanordnung und eine darunter angeordnete räumlich getrennte zweite Energieabsorptionsanordnung mit einer steiler ausgelegten Kraft-Deformationsweg-Kennung beinhaltet. Beide Energieabsorptionsanordnungen sind für den Fußgängerschutz ausgelegt. Es liegt somit eine Reihenschaltung von verschiedenen Energieabsorptionsanordnungen vor, die für die unterschiedlichen Energieniveaus der Aufschläge ausgelegt sind. Vorzugsweise ist die erste äußere Energieabsorptionsanordnung zur Absorption eines von einem Fußgängeraufschlag erzeugten niedrigeren Energieniveau – in der Regel ein Kopfaufschlag eines kleineren Menschen und im weiteren Text mit Kopfaufschlag bezeichnet – ausgelegt. Diese Energieabsorptionsanordnung kann in eine Fronthaube integriert sein, für die, wie oben zitiert, unterschiedliche Ausführungsbeispiele bekannt sind.
• Ein freier Abstand zwischen beiden Anordnungen ist so ausgelegt, dass ein maximal notwendiger Deformationsweg zum vollkommenen Abbau der Aufprallenergie des Kopfaufschlages vorhanden ist. Bei Einwirkung einer höheren Energie, die z. B. durch einen Aufschlag eines Fußgängers mit seiner Hüfte auf der Fahrzeugkarosserie erzeugt wird, kann die erste Energieabsorptionsanordnung gegebenenfalls ohne nennenswerten Energieabbau weiter deformiert werden. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann auch eine freie Verlagerung durch Lösen der Energieabsorptionsanordnung aus ihren Befestigungspunkten erfolgen. Das Lösen aus den Befestigungspunkten kann über Sollbruchstellen, z. B. Abscheren von Bolzen, sichergestellt werden. Ebenso ist ein Ausklinken aus Clipverbindungen denkbar.
• Die Energieabsorptionsanordnungen stellen somit zwei unterschiedliche, räumlich getrennte Baueinheiten dar, wobei erstere vorteilhafterweise in ein schon vorhandenes Karosserieelement integriert werden kann. Somit kann auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden. Die zweite Energieabsorptionsanordnung kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform auf dem Motorblock im weitesten Sinne befestigt sein, genauso ist aber auch eine Befestigung am Rohbau möglich. Diese nachgeschaltete zweite Energieabsorptionsanordnung kann zur Energieabsorption Metall- oder Kunststoffschäume beinhalten oder aus Waben- bzw. Gitterstrukturen aufgebaut sein. Derartige Konstruktionen sind dem Fachmann bekannt.
• Die zur Auslegung der Energieabsorptionsanordnungen notwendigen personenspezifischen Daten, wie z. B. Größe und Gewicht der Person in Abhängigkeit vom Alter der Person, sind dem Fachmann bekannt und können gängigen Tabellenwerken entnommen werden. Ebenso fließen fahrzeug- und unfallspezifische Parameter, wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Aufschlagwinkel etc., in die Berechung der Energieabsorptionsanordnungen ein. Diese Werte können aber ebenso normiert werden, so dass ein mit dieser Aufgabenstellung beauftragter Fachmann auf festgelegte Werte zurückgreifen kann. Für die Geschwindigkeit kann z. B. die maximal zulässige Geschwindigkeit im innerstädtischen Bereich angenommen werden, da Unfälle mit Fußgängern überwiegend im innerstädtischen Bereich stattfinden. Der Fachmann orientiert sich dabei an den Prüfvorschriften, die zur Beurteilung der Wirksamkeit der konstruktiven Maßnahmen für den Fußgängerschutz erlassen wurden. Entsprechende Prüfvorschriften werden für den europäischen Raum von nationalen oder übernationalen Institutionen – Parlamenten – erlassen und beispielhaft sei hier die Richtlinie 2003/102/EG vom 17. Novemer 2003 angeführt.
• Vorteilhafterweise orientiert sich die Kraft-Deformationsweg-Kennung der ersten Energieabsorptionsanordnung an der maximal zulässigen größten Kopfbeschleunigung für eine kleine Person bzw. für ein Kind unter entsprechenden Unfallbedingungen, wie sie in Prüfvorschriften festgelegt sind. Dabei entspricht der Aufprallort des Kopfes der kleineren Person dem der Hüfte einer durchschnittlichen erwachsenen Person. Das Gewicht der aufschlagenden Masse kann mit ungefähr 2 bis 4 kg angenommen werden. Die erste Energieabsorptionsanordnung ist dafür so in die gesamte Fahrzeugkonstruktion eingepasst, dass die durch den Aufschlag verursachte Deformation der ersten Energieabsorptionsanordnung nicht durch die darunter liegende festere Struktur der zweiten Energieabsorptionsanordnung unterbunden wird. Der dafür notwendige Abstand wird aus den vorhandenen Parametern nach den, dem Fachmann bekannten Zusammenhängen bestimmt.
• Die Kraft-Deformationsweg-Kennung der zweiten Energieabsorptionsanordung orientiert sich an der in Normen und Prüfvorschriften festgelegten maximal zulässigen größten Beschleunigung für den Hüftbereich einer erwachsenen Person. In einer vorteilhaften Ausführung ist dabei die zweite Energieabsorptionsanordung so ausgelegt, dass der vorhandene Deformationsweg ausreicht den aufschlagenden Körper zu verzögern, ohne die zulässige negative Beschleunigung zu überschreiten. In einer vorteilhaften Ausführung kann dafür ein Deformationsweg unterhalb der zweiten Energieabsorptionsanordung vorgesehen sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten konkreten Ausführungsform kommt die zweite Energieabsorptionsanordung flächig auf einem nicht deformierbaren Fahrzeugaggregat zur Auflage und der notwendige Deformationsweg wird durch eine ausreichend dimensionierte Bauhöhe der zweiten Energieabsorptionsanordung zur Verfügung gestellt.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen senkrechten Mittelschnitt in Längsrichtung eines Kraftfahrzeug-Wagenendbereichs zeigt.
• In 1 ist schematisch eine Aufprallschutzeinrichtung 1 eines Fahrzeugs dargestellt. Eine erste Energieabsorptionsanordnung 2 und eine zweite Energieabsorptionsanordnung 3 sind überwiegend in Wirkrichtung einer von einem Fußgänger erzeugten Aufschlagkraft F hintereinander in Reihe geschaltet. Durch Deformation absorbieren diese Anordnungen 2, 3 die Energie unterschiedlicher Kraft- bzw. Energieniveaus. Hinter oder unter der ersten Energieabsorptionsanordnung 2 befindet sich dann von einem Fußgänger aus gesehen in einem vorgegebenen Abstand die zweite Energieabsorptionsanordnung 3. Diese ist auf einen schematisch dargestellten Motorblock 4 in Wirkrichtung des Aufschlages montiert.
• Die erste Energieabsorptionsanordnung 2 beinhaltet eine Fronthaube. Ihre Kraft-Deformationsweg-Kennung ist für einen Aufschlag eines Kopfes ausgelegt. Dabei kann es sich um den Kopf eines Kindes oder um den eines kleinen Erwachsenenkopfes handeln. Beim Auftreffen eines Kopfes auf der Haube wird die Haube in einen dahinter liegenden Freiraum deformiert, dessen Höhe durch den Abstand A gebildet wird. Dieser freier Abstand A zwischen der ersten Energieabsorptionsanordnung 2 und der zweiten Energieabsorptionsanordnung 3 ist so ausgelegt, dass er dem maximal notwendigen Deformationsweg eines Kopfes entspricht.
• Wird die Wagenendanordnung mit einer höheren Energie beaufschlagt, in der Regel mit einem Hüftaufschlag, so kann die erste Energieabsorptionsanordnung 2 nur bedingt die Energie dieses Energieniveaus abbauen. Diese Energie wird optimal von der zweiten Energieabsorptionsanordnung 3 absorbiert. Zur Energieabsorption des Hüftaufschlages wird zusätzlich ein zweiter Deformationsweg B in Kraftrichtung F des Hüftaufschlages benötigt, der durch Deformation der zweiten Energieabsorptionsanordnung 3 gegeben ist. Die erste Energieabsorptionsanordnung 2 ist deshalb konstruktiv so ausgelegt, dass dem zweiten Energieabsorptionselement 3 ermöglicht wird, den benötigten Deformationsweg B zur Energieabsorption des Hüftaufschlages zurückzulegen. Dazu kann die erste Energieabsorptionsanordnung 2 zusätzlich um den Deformationsweg B gemeinsam mit der zweiten Energieabsorptionsanordnung 3 deformiert werden.
• Eine Schadensbehebung ist im allgemeinen einfach durchzuführen, da hauptsächlich die Deformationselemente ausgetauscht werden müssen. Durch entsprechende Anpassung der Erfindung ist sie in vielen der heute gängigen Autotypen anwendbar.

Claims (6)

1. Wagenendbereich für ein Kraftfahrzeug mit einer Aufprallschutzeinrichtung (1) für einen Fußgänger, die sich in Aufprallrichtung vor einem Fahrzeugaggregat befindet und eine Reihenschaltung zweier Energieabsorptionsanordnungen (2, 3) mit unterschiedlicher Kraft-Deformtionsweg-Kennung enthält, in der eine dem Fußgänger zugekehrte, schwächer als die zweite ausgelegte erste Energieabsorptionsanordnung (2) in eine Fronthaube integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, für einen Hüftaufschlag ausgelegte Energieabsorptionsanordnung (3) außerhalb der Haube angeordnet ist.
2. Wagenendbereich für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieabsorptionsanordnung (2) eine Kraft-Deformationsweg-Kennung aufweist, die für einen Kopfaufschlag eines Fußgängers ausgelegt ist.
3. Wagenendbereich für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein definierter, freier Abstand (A) zwischen der ersten Energieabsorptionsanordnung (2) und der zweiten Energieabsorptionsanordnung (3) einem freien, maximalen Deformationsweg entspricht, den die erste Energieabsorptionsanordnung (2) zur Energieabsorption eines Aufschlages eines Fußgängers benötigt.
4. Wagenendbereich für ein Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieabsorptionsanordnung (2) beim Hüftaufschlag eines Fußgängers nach Beendigung des freien Deformationsweges (A) einen mit der zweiten Energieabsorptionsanordnung (3) gemeinsamen Weg zurücklegt, der der zweiten Energieabsorptionsanordnung (3) ermöglicht, den zur Energieabsorption des Hüftaufschlages des Fußgängers dienenden notwendigen zweiten Deformationsweg (B) zurückzulegen.
5. Wagenendbereich für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energieabsorptionsanordnung (3) an einem unverformbaren Fahrzeugaggregat, insbesondere einem Motorblock (4), befestigt ist.
6. Wagenendbereich für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energieabsorptionsanordnung (3) an einem Rohbau des Kraftfahrzeugs befestigt ist.