DE102007012830A1

DE102007012830A1 - Scheibenquerträgerstruktur

Info

Publication number: DE102007012830A1
Application number: DE102007012830A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ostrowski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-03-17
Filing date: 2007-03-17
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-18
Also published as: DE102007012830B4

Abstract

Die Aufgabe, eine Scheibenquerträgerstruktur für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche mittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen neben der Gewährleistung der erforderlichen Bauteilsteifigkeit im Normalbetrieb im Hinblick auf einen etwaigen Zusammenstoß mit einem Fußgänger oder einem anderen Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise einem Zweiradfahrer, einen möglichst niedrigen HIC-Wert bei einer Kopfaufschlagprüfung aufweist, wird im Wesentlichen durch ein Trägeroberteil (4) des Scheibenquerträgers (3) gelöst, welches derart mit einer definierbaren Nachgiebigkeit ausgebildet ist, dass ein für den betroffenen Verkehrsteilnehmer schonende Absorption der Aufprallenergie durch plastische Verformung zumindest des Trägeroberteils (4) gestattet und ein "Zurückfedern" desselben weitestgehend verhindert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenquerträgerstruktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekanntermaßen wird ein Fußgänger, der mit einem Kraftfahrzeug frontal kollidiert von der Stoßstange erfasst und schlägt nachfolgend mit dem Oberkörper bzw. dem Kopf auf einem Kotflügel, die Frontklappe und/oder andere angrenzende Karosserieteile, wie dem Übergangsbereich zwischen Frontscheibe und Frontklappe auf und kann sich beträchtliche Körperschäden zuziehen. Aufgrund dessen hat die fahrzeugherstellende Industrie umfangreiche Anstrengungen unternommen, diesem Missstand zu begegnen, um wenigstens die Körperschäden aus einem eventuellen Zusammenstoß zwischen Fußgänger und Kraftfahrzeug zu minimieren. Grundsätzlich ist dabei die erforderliche Grundsteifigkeit des betreffenden Karosserieteils in Einklang mit einem möglichst hohen Fußgängerschutz zu bringen. Die sogenannte Kopfaufschlagprüfung ist hierbei ein wichtiges Prüfkriterium. Ziel ist es, einen möglichst niedrigen HIC-Wert (HIC = Head Injury Criterion) zu erhalten. Um besagte Körperschäden des Fußgängers weitestgehend zu minimieren, ist es bekannt, den betreffenden Bauteilen des Kraftfahrzeugs Deformationselemente zuzuordnen, die ihrerseits möglichst schonend für den Fußgänger Aufprallenergie absorbieren sollen und im Wesentlichen den voraussichtlichen Belastungspunkt und/oder -abschnitt des betreffenden Bauteils in überwiegend vertikaler Richtung gegen einen Fahrzeugaufbau abstützen.
So ist aus der JP 2004155351 A eine Scheibenquerträgerstruktur mit einer Stütze offenbart, die ihrerseits bei Belastung infolge eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger sich verbiegen und somit Energie absorbieren soll. In Versuchen hat sich jedoch gezeigt, dass solche Anordnungen des Öfteren infolge elastischer Abstützung und demgemäß Energiespeicherung nach der Stoßbelastung infolge des Zusammenstoßes mit einem Fußgänger zum so genannten „Zurückfedern" neigen, welches sich wiederum nachteilig auf den Fußgänger auswirken kann.
Um diesem Problem zu begegnen, ist aus der JP 2004 034841 A eine Scheibenquerträgerstruktur mit einer aufwendigen und kostenintensiven Fußgängerschutzvorrichtung in Form einer Stütze aus einem gehärteten Glas bekannt, welches bei Belastung in kleine Stücke zerbricht und dadurch Aufprallenergie vernichten soll.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenquerträgerstruktur für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche mittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen neben der Gewährleistung der erforderlichen Bauteilsteifigkeit im Normalbetrieb im Hinblick auf einen etwaigen Zusammenstoß mit einem Fußgänger oder einem anderen Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise einem Zweiradfahrer, einen möglichst niedrigen HIC-Wert bei einer Kopfaufschlagprüfung aufweist. Auch ist es Aufgabe der Erfindung, ein Zurückfedern der Scheibenquerträgerstruktur infolge des Zusammenstoßes mit dem Fußgänger zu vermeiden, wodurch Aufprallenergie für den betroffenen Verkehrsteilnehmer schonend und definiert absorbierbar ist.
Ausgehend von einer Scheibenquerträgerstruktur an einem Kraftfahrzeug, auf welcher sich die Frontscheibe desselben abstützt, mit einem sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Scheibenquerträger, der sich zumindest aus einem Trägerober- und einem Trägerunterteil, welche an ihren Rändern fest zu einem im Querschnitt im Wesentlichen geschlossenen. Hohlprofil verbunden sind, zusammensetzt, wobei sich der Scheibenquerträger in einem potentiellen Aufschlagpunkt oder Aufschlagbereich eines Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmers infolge eines Zusammenstoßes mit demselben vermittels zumindest einer weitestgehend vertikal ausgerichteten Stütze gegen einen Fahrzeugaufbau abstützt, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Trägeroberteil des Scheibenquerträgers derart mit einer definierbaren Nachgiebigkeit ausgebildet ist, dass eine für den betroffenen Verkehrsteilnehmer schonende Absorption der Aufprallenergie durch plastische Verformung zumindest des Trägeroberteils gestattet und ein „Zurückfedern" desselben weitestgehend verhindert ist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Trägeroberteil des Scheibenquerträgers zur Bewerkstelligung einer bestimmten definierten Nachgiebigkeit im Sinne einer plastischen Verformung desselben im potentiellen Aufschlagpunkt oder Aufschlagbereich des Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmers eine oder mehrere Materialausdünnungen, schlitz- und/oder lochförmige Perforationen und/oder andere, eine bestimmte Nachgiebigkeit besagten Trägeroberteils im Sinne einer plastischen Verformung desselben gestattende Maßnahmen, wie Sollbruchstellen, aufweisen.
Die vorgeschlagene Scheibenquerträgerstruktur hat im Hinblick auf herkömmliche den wesentlichen Vorteil, dass die aufgeführten Aufprallenergie absorbierenden Maßnahmen einfach und kostengünstig bewerkstelligbar sind. Ferner ist ein nachteiliges „Zurückfedern" des durch einen etwaigen Aufprall belasteten Trägeroberteils des Scheibenquerträgers verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll gemindert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 die Darstellung einer Scheibenquerträgerstruktur an einem Kraftfahrzeug im Querschnitt,
2 ein Trägeroberteil eines Scheibenquerträgers der Scheibenquerträgerstruktur nach 1 in einer perspektivischen Einzelteilansicht von oben gesehen, und
3 die Scheibenquerträgerstruktur nach 1 während eines Beschusses mit einem Prüfkörper (Impaktor) im Rahmen einer Kopfaufschlagprüfung (HIC-Prüfung).
1 zeigt äußerst schematisch eine Scheibenquerträgerstruktur an einem Kraftfahrzeug, auf welcher sich die Frontscheibe 1 desselben, insbesondere deren untere Kante abstützt. Fernerhin ist die benachbart angeordnete Frontklappe 2 angedeutet.
Die Scheibenquerträgerstruktur weist einen in Fahrzeugquerrichtung sich erstreckenden Scheibenquerträger 3 auf, der seinerseits zumindest aus einem Trägeroberteil 4 und einem Trägerunterteil 5, vorliegend in Form von Halbschalen aus Stahlblech, zusammengesetzt ist.
Trägeroberteil 4 und Trägerunterteil 5 sind an ihren Rändern im Bereich ausgebildeter abgestellter Flansche 6 fest miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, und bilden ein im Querschnitt im Wesentlichen geschlossenes Hohlprofil aus.
Der Scheibenquerträger 3 stützt sich seinerseits zumindest abschnittsweise im Bereich besagter Flansche 6 sowie mittels zumindest einer weitestgehend vertikal ausgerichteten Stütze 7, welches ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Stützblech sein kann, gegen einen Fahrzeugaufbau 8 ab.
Besagte Stütze 7 ist bevorzugt in einem potentiellen Aufschlagpunkt- oder Aufschlagbereich eines Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmers infolge eines etwaigen Zusammenstoßes mit demselben angeordnet.
Durch diese Maßnahme ist ein sogenanntes Zwei-Kammer-Hohlprofil ausgebildet, welches relativ steif ist, insbesondere über eine erhöhte Biege- und Verdrehsteifigkeit verfügt.
Wie bereits einleitend dargetan, ist die erforderliche Grundsteifigkeit des betreffenden Karosserieteils, vorliegend des Zwei-Kammer-Hohlprofils, in Einklang mit einem möglichst hohen Fußgängerschutz zu bringen.
Um diesem Anspruch gerecht zu werden, ist das Trägeroberteil 4 des Scheibenquerträgers 3 nunmehr derart mit einer bestimmten definierten Nachgiebigkeit ausgebildet, dass eine für den betroffenen Verkehrsteilnehmer schonende Absorption der Aufprallenergie durch plastische Verformung zumindest des Trägeroberteils 4 gestattet und ein herkömmlich zu verzeichnendes nachteiliges „Zurückfedern" desselben weitestgehend verhindert ist.
Wie aus 2 zu entnehmen ist, ist die gewünschte Nachgiebigkeit des Trägeroberteils 4 im Sinne einer plastischen Verformung desselben vorliegend durch schlitzförmige Perforationen 9 im Material des Trägeroberteils 4 bewerkstelligt, welche sich bereits bei der Herstellung desselben während eines Tiefziehprozesses besonders einfach und kostengünstig herstellen lassen.
Wie für den Fachmann leicht feststellbar, sind die Perforationen 9 in dem zur Fahrzeugfront weisenden abgerundeten Kantenabschnitt 10 des Trägeroberteils 4 angeordnet, d. h., in dem Bereich, der bei dem in Rede stehenden Aufprall besonders betroffen ist.
Die Anordnung, Anzahl, Ausdehnung und Gestaltung der Perforationen 9 ist in Abhängigkeit vom Werkstoff des Trägeroberteils 4, der Materialdicke, den zu erwartenden Aufprallkräften und/oder anderen relevanten Randbedingungen frei wählbar bzw. rechnerisch und/oder empirisch im Rahmen von Versuchen ermittelbar.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf derartige Perforationen 9, sondern umfasst jegliche Maßnahmen, die eine bestimmte Nachgiebigkeit des Trägeroberteils 4 im Sinne einer plastischen Verformung desselben gestatten.
So können beispielsweise in Alleinstellung oder in Kombination mit den schlitzförmigen Perforationen 9 auch lochförmige Perforationen und/oder Materialausdünnungen im Trägeroberteil 4 und/oder auch gezielt Sollbruchstellen, die z. B. durch örtlich begrenzte Konturenänderungen, wie Absätze, realisierbar sind, Verwendung finden (nicht näher dargestellt).
Danach ist die Scheibenquerträgerstruktur nach 1 während eines Beschusses mit einem Prüfkörper (Impaktor) 11 im Rahmen einer Kopfaufschlagprüfung (HIC-Prüfung) gezeigt.
Nachdem der Prüfkörper 11 die Frontscheibe 1 durchschlagen hat und auf das in Beschuss- bzw. Kraftrichtung 12 benachbart zur Frontscheibe 1 angeordnete Trägeroberteil 4 trifft, ist eine plastische Verformung der Struktur des Trägeroberteils 4 des Scheibenquerträgers 3, einhergehend mit einem Einknicken der Struktur insbesondere im Bereich der Perforationen 9 zu verzeichnen.
Nachteilige Rückfederungseffekte sind aufgrund der definierten plastischen Verformung weitestgehend vermieden. Durch die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen sind HIC-Werte < 1000 darstellbar.

1: Frontscheibe
2: Frontklappe
3: Scheibenquerträger
4: Trägeroberteil
5: Trägerunterteil
6: Flansche
7: Stütze
8: Fahrzeugaufbau
9: Perforationen
10: Kantenabschnitt
11: Prüfkörper (Impaktor)
12: Beschuss- bzw. Kraftrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2004155351 A [0003]
- JP 2004034841 A [0004]

Claims

Scheibenquerträgerstruktur an einem Kraftfahrzeug, auf welcher sich die Frontscheibe (1) desselben abstützt, mit einem sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Scheibenquerträger (3), der sich zumindest aus einem Trägerober- und einem Trägerunterteil (4, 5), welche an ihren Rändern fest zu einem im Querschnitt im Wesentlichen geschlossenen Hohlprofil verbunden sind, zusammensetzt, wobei sich der Scheibenquerträger (3) in einem potentiellen Aufschlagpunkt- oder Aufschlagbereich eines Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmers infolge eines Zusammenstoßes mit demselben vermittels zumindest einer weitestgehend vertikal ausgerichteten Stütze (7) gegen einen Fahrzeugaufbau (8) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägeroberteil (4) des Scheibenquerträgers (3) derart mit einer definierbaren Nachgiebigkeit ausgebildet ist, dass eine für den betroffenen Verkehrsteilnehmer schonende Absorption der Aufprallenergie durch plastische Verformung zumindest des Trägeroberteils (4) gestattet und ein „Zurückfedern" desselben weitestgehend verhindert ist.
Scheibenquerträgerstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägeroberteil (4) des Scheibenquerträgers (3) zur Bewerkstelligung einer bestimmten definierten Nachgiebigkeit im Sinne einer plastischen Verformung desselben im potentiellen Aufschlagpunkt- oder Aufschlagbereich des Fußgängers oder anderen Verkehrsteilnehmers eine oder mehrere Materialausdünnungen, schlitz- und/oder lochförmige Perforationen (9) und/oder andere, eine bestimmte Nachgiebigkeit besagten Trägeroberteils (3) im Sinne einer plastischen Verformung desselben gestattende Maßnahmen, wie Sollbruchstellen, aufweist.