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Die Erfindung betrifft ein Deformationselement, insbesondere ein Knieaufprallelement, für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen und materialeinheitlichen Deformationselementes, insbesondere eines Knieaufprallelementes, für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Aus der
DE 101 46 494 A1 ist bereits ein als Kniestütze fungierendes Deformationselement bekannt, bei dem das Deformationselement einen ersten entlang eines Stützwand einer Schalttafel verlaufenden Hohlträgerabschnitt und einen zweiten, zusätzlichen Hohlträgerabschnitt aufweist, der in einem definierten Winkel zum ersten Hohlträgerabschnitt angeordnet ist. Dieser zweite Hohlträgerabschnitt ist am Querträger befestigt. Der erste und der zweite Hohlträgerabschnitt sind zu einem Bauteil zusammengefasst und aus Leichtmetall im Strang pressverfahren hergestellt.
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Weiter ist aus der
DE 10 2006 018 282 A1 ein als Knieaufprallelement fungierendes energieabsorbierendes Deformationsprofil bekannt, das ein erstes Bauteil aufweist, welches mehrere deformierbare Hohlprofilabschnitte aufweist. Um insbesondere die Eignung des Deformationsprofils für Kraftfahrzeuge mit Knieairbag zu verbessern, ist zudem eine Tragstruktur als separates Bauteil vorgesehen, welches ein Airbagmodul aufnimmt. Diese zusätzliche Tragstruktur ist über ein Knickelement mit den Hohlprofilabschnitten des ersten Bauteils verbunden.
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Weiter ist aus der
DE 37 40 687 A ein Knieaufprallelement bekannt, das unter einer Armaturentafel angebracht ist. Das Knieaufprallelement wird hier als Blasformteil hergestellt, wozu es in eine Blasform eingelegt wird, und zwar zusammen mit passgenau zugeschnittenen Deckschichten, von denen eine ein schallisolierendes Material ist und das andere durch einen Teppichabschnitt gebildet ist. Während des Blasvorgangs werden die, im Querschnitt gesehen, beiderseitigen Bauteillagen ausgeblasen und an den jeweils zugeordneten Deckschichten unter Anwesenheit eines Haftvermittlers angehaftet. Das erkaltete, nach dem Öffnen der Form entnommene Blasformteil wird anschließend mit einem energieabsorbierend wirkenden Schaumstoff oder dergleichen gefüllt, wobei zudem auch ein Rohrkörper eines Heiz- und Belüftungssystems mit eingebaut wird, welches dann an ein Heiz- und Belüftungssystem des Kraftfahrzeugs angeschlossen wird.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Deformationselement zur Verfügung zu stellen, welches auf fertigungstechnisch einfache Weise hergestellt werden kann und zudem sehr gute Energieabsorptionseigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.
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Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass das Deformationselement als Blasformteil durch Blasformen hergestellt ist, und zwar dergestalt, dass dieses als Blasformteil hergestellte Deformationselement eine flächige Prallplatte ausbildet, an die sich, im Querschnitt betrachtet, wenigstens eine einseitig ausgeblasene Deformationskammer anschließt, insbesondere in Anprallrichtung von der Prallplatte wegragt. Dieser flächige Prallplattenbereich des Deformationselementes ist dabei bevorzugt einem abzudeckenden Bauteil zugewandt, zum Beispiel einer Lenksäule bzw. Einbauteilen einer Lenksäule zugewandt. Mit einer derartigen flächigen Prallplatte erfolgt eine flächige Krafteinleitung mit günstiger Kraft-Weg-Kennung, wodurch lokale Kraftspitzen vermieden werden können.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass das Deformationselement durch ein einziges Bauteil hergestellt ist, wodurch eine hohe Funktionsintegration geschaffen und der Bauteilaufwand reduziert ist. Die Herstellung eines derartigen Bauteils durch Blasformen kann somit in einem einzigen Fertigungsprozess erfolgen, wodurch die Prozesskosten bei der Herstellung insgesamt reduziert werden können.
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Ein weiterer besonderer Vorteil eines derartigen durch Blasformen hergestellten Deformationselementes liegt darin, dass dieses aufgrund des bevorzugt verwendeten Kunststoffmaterials mit einem relativ geringen Gesamtgewicht hergestellt werden kann, was sich positiv auf zum Beispiel die Eigenfrequenz einer Lenksäule (im Falle des Einsatzes des Deformationselementes als Knieaufprallelement im Bereich der Lenksäule unter einer Armaturentafel) auswirkt. Ferner bewirkt eine derartige Reduzierung des Gesamtgewichts selbstverständlich auch eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes des Fahrzeugs.
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Ein weiterer besonderer Vorteil eines derartigen als Blasformteil hergestellten erfindungsgemäßen Deformationselementes liegt darin, dass mit einem solchen Bauteil Klappergeräusche reduziert werden können. Zusätzliche schalldämpfende bzw. ein Klappern vermeidende Maßnahmen, wie zum Beispiel Filzauflagen oder Unterlagen können, anders als dies bei Metallbauteilen bzw. Leichtmetallbauteilen der Fall ist, eingespart werden. Dies begründet sich vor allem mit dem geringen Gewicht und der Eigendämpfung des bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial gefertigten Deformationselementes.
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Für den Fall, dass das Deformationselement zum Beispiel aus dem gleichen Grundmaterial wie ein Abdeckelement bzw. Verkleidungsteil hergestellt wird, lässt sich zudem der Aufwand in der Wiederverwertung deutlich reduzieren.
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Ein weiterer besonderer Vorteil eines derartig durch Blasformen hergestellten Deformationselementes liegt darin, dass hier Luftkammern als Deformationskammern zur Verfügung gestellt werden, die bei einem Anprall bzw. einer Kraftbeaufschlagung zusammengedrückt werden und quasi als pneumatisches Verzögerungselement wirken.
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Zudem besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil der Herstellung des Deformationselementes als Blasformteil darin, dass dieses bezüglich der Formgebung mit sehr hohen Freiheitsgraden herstellbar ist, wodurch sich stets eine optimale Bauraumnutzung für den jeweiligen Einbaufall ergibt.
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Besonders geeignet ist ein derartiges durch Blasformen hergestelltes erfindungsgemäßes Deformationselement für den Einsatz in einer sogenannten Unterschale eines Lenkstocks, um Punktlasten an den Einbauteilen der Lenksäule zu verringern. Grundsätzlich ist der Einsatz eines derartigen Deformationselementes jedoch im gesamten Innenraum eines Fahrzeugs möglich.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine Mehrzahl von Deformationskammern vorgesehen, die, im Querschnitt betrachtet, im Wesentlichen ein Wellenprofil und/oder ein U-Profil ausbilden und mit ihren der Prallplatte zugewandten Wellentälern und/oder ihrer jeweiligen U-Basis an der Prallplatte im Wesentlichen anliegen bzw. von dieser einen definierten, bevorzugt geringen Spaltabstand aufweisen. Mit einer derartigen Kammergeometrie wird ein besonders günstiges Deformationsverhalten des Deformationselementes erzielt, mit dem sich zudem günstige und vorteilhafte Energieabsorptionsverläufe einstellen lassen, indem diese eine auf den jeweiligen Einzelfall abgestimmte, geeignete Kraft-Weg-Kennung beim Eindringen in den durch die Deformationskammern gebildeten Deformationsbereich ermöglichen.
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Besonders bevorzugt ist insbesondere in diesem Zusammenhang eine Ausgestaltung, bei der das Deformationselement wenigstens eine Ausströmöffnung aufweist, über die Luft bei einer Deformation des Deformationselementes entweichen kann. Mit einer derartigen, deformationselementseitigen Ausströmöffnung lässt sich das Deformationsverhalten des Deformationselementes bevorzugt in einer gewünschten Weise steuern. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die wenigstens eine Ausströmöffnung in der Prallplatte ausgebildet und einer zur Prallplatte hin offenen Deformationskammer zugeordnet ist. Dabei können die Ausströmöffnungen in sämtlichen oder aber auch nur in einem Teil der zur Prallplatte hin offenen Deformationskammern ausgebildet sein, je nach konkretem Einbaufall und konkretem Steuerungswunsch des Deformationsverhaltens. Mit einer derartigen Lösung lässt sich somit das Energieabsorptionsverhalten des erfindungsgemäßen Deformationselementes, auf einfache Weise höchst flexibel an die jeweils gegebenen Einbau- und damit Deformationsbedingungen anpassen.
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Wie bereits zuvor ausgeführt, ist die wenigstens eine Deformationskammer auf der, im Querschnitt betrachtet, der Prallplatte gegenüberliegenden Seite mit einem Abdeckelement, insbesondere einem Verkleidungsteil abgedeckt und liegt dort bevorzugt in einer Anlageverbindung an. Dadurch wird sichergestellt, dass der zur Verfügung stehende Bauraum optimal mit einem energieabsorbierenden, auf die jeweiligen Gegebenheiten abgestimmten Deformationselement ausgefüllt wird.
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Die Prallplatte kann dabei während des Blasformens einlagig oder auch wenigstens bereichsweise bzw. wenigstens teilweise mehrlagig ausgebildet sein, je nachdem, ob gegebenenfalls in einzelnen Bereichen noch weitere Verstärkungen notwendig sind oder nicht. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung, bei der, im Querschnitt betrachtet, an wenigstens einem randseitigen Ende des Deformationselementes ein nicht ausgeblasener, zweilagig in einer Anlageverbindung aneinanderliegender Deformationselement-Verstärkungsbereich ausgebildet ist, der zum Beispiel als Anschlusselement für wenigstens ein Bauteil fungieren kann oder aber bevorzugt als Verstärkungselement auf die der wenigstens einen Deformationskammer abgewandte Prallplattenseite geklappt wird und dort, diese wenigstens bereichsweise abdeckend, in einer flächigen Anlageverbindung anliegt und somit einen wenigstens partiellen mehrlagigen, verstärkten Prallplattenbereich ausbildet. Damit lässt sich auch eine gegebenenfalls notwendige Verstärkung wenigstens eines Teilbereichs der flächigen Prallplatte ebenfalls materialeinheitlich und einstückig am Deformationselement ausbilden, wodurch die Bauteilvielfalt vermieden und der Herstellungsprozess insgesamt günstiger wird. Besonders bevorzugt ist es hierbei, eine definierte Klappung des Deformationselement-Verstärkungsbereichs dadurch zur Verfügung zu stellen, dass im Übergangsbereich zum Deformationselement Verstärkungsbereich eine Art Scharniergelenk, insbesondere ein Filmscharniergelenk ausgebildet wird.
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Gemäß einer hierzu besonders bevorzugten konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am Deformationselement-Verstärkungsbereich weiter wenigstens ein Rastelement ausgeblasen oder ausgeformt ist, das im auf die Prallplatte aufgeklappten Zustand mit einem prallplattenseitigen Rastgegenelement zusammenwirkt, insbesondere eine prallplattenseitige Ausnehmung hintergreift. Alternativ zu letzterer Möglichkeit kann aber auch vorgesehen sein, dass das Rastelement im auf die Prallplatte aufgeklappten Zustand durch eine prallplattenseitige Ausnehmung hindurch mit einem deformationskammerseitigen, insbesondere mit einem wellental- und/oder U-basiseitigen, Rastgegenelement zusammenwirkt, bevorzugt eine deformationskammerseitige Ausnehmung hintergreift. Mit einer derartigen Rastmaßnahme wird eine besonders funktionssichere Festlegung des Deformationselement-Verstärkungsbereich in einer gewünschten Position, insbesondere in einer Anlageposition am zugeordneten Prallplattenbereich sichergestellt. Dies erhöht die Funktionssicherheit des Bauteils wesentlich und verhindert zum Beispiel ein unerwünschtes Wegverlagern des Deformationselement-Verstärkungsbereichs von der zugeordneten Prallplattenseite im Falle eines Anpralls bzw. einer Kraftbeaufschlagung.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird ferner bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die sich hierdurch ergebenden Vorteile wurden bereits zuvor in Verbindung mit der Ausgestaltung des Deformationselementes ausführlichst erläutert. Insofern wird auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 schematisch einen Querschnitt durch ein im Bereich eines Lenkstocks angeordnetes und als Knieaufprallelement fungierendes erfindungsgemäßes Deformationselement, und
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2 schematisch eine vergrößerte Detailansicht der Einzelheit A der 1 in Verbindung mit einem zusätzlichen Deformationselement-Verstärkungsbereich.
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In der 1 ist schematisch und beispielhaft ein Lenkstock 1 einer Lenksäule 2 abschnittsweise gezeigt, an den hier beispielhaft ein lediglich äußerst schematisch dargestelltes Einbauteil der Lenksäule 2 anschließt. Zwischen einer den Lenkstock 1 nach unten hin verkleidenden Unterschale 4 und dem Einbauteil 3 ist in der 1 ein erfindungsgemäßes Deformationselement 5 angeordnet, das durch Blasformen als im Wesentlichen zweilagig aufgebautes Blasformteil ausgebildet ist.
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Wie dies der 1 entnommen werden kann, ist dieses Deformationselement 5 so durch Blasformen hergestellt, dass dieses eine, dem Einbauteil 3 zugewandte bzw. flächig dort anliegende Prallplatte 6 ausbildet, an die sich, im Querschnitt betrachtet, eine Mehrzahl von einseitig ausgeblasenen Deformationskammern 7 anschließt.
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Diese mit Luft gefüllten Deformationskammern 7 bilden, im Querschnitt betrachtet, im Wesentlichen ein Wellenprofil bzw. ein U-Profil aus und liegen mit ihren der Prallplatte zugesandten abgeflachten Wellentälern an der Prallplatte 6 im Wesentlichen an bzw. sind von dieser mit einem definierten, sehr geringen Spaltabstand beabstandet.
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Wie dies der 1 weiter entnommen werden kann, sind in der Prallplatte 6 hier beispielhaft mehrere punkt- oder schlitzförmige Ausströmöffnungen 9 ausgebildet, die hier beispielhaft jeweils einer zur Prallplatte hin offenen Deformationskammer 7 zugeordnet sind. Mit derartigen Ausströmöffnungen 9 kann bei einem in Richtung des Kraftpfeils 10 erfolgenden Anprall an die Unterschale 4 das Kollabieren der einzelnen Deformationskammern 7 entsprechend gesteuert werden kann. Grundsätzlich ist es selbstverständlich möglich, derartige Ausströmöffnungen auch in denjenigen Bereichen anzuordnen, in denen die abgeflachten Wellentäler 8 mehr oder weniger an der Prallplatte 6 anliegen, was aber hier nicht dargestellt ist.
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Bei einem in Richtung des Kraftpfeils 10 erfolgenden Anprall an die Unterschale und einer darauffolgenden Deformation der Deformationskammern 7 und damit des Deformationselementes 5 wird mittels der flächigen Prallplatte 6 sichergestellt, dass auf das Einbauteil 3 keine lokalen Kraftspitzen und damit Punktlasten einwirken, sondern die Kraft gleichmäßig verteilt wird. Damit lassen sich unerwünschte Beschädigungen des Einbauteils 3 und damit der Lenksäule 2 bzw. des Lenkstocks 1 vorteilhaft vermeiden.
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Wie dies der 1 weiter entnommen werden kann, liegen auch die der Prallplatte 6 abgewandten abgeflachten Wellentäler 8 in einer Anlageverbindung an der Unterschale 4 an, wodurch der Bauraum zwischen der Unterschale 4 und dem Einbauteil 3 optimal und vollständig mittels des erfindungsgemäßen, als Blasformteil ausgebildeten Deformationselementes 5 ausgefüllt ist.
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Sollen einzelne Prallplattenbereiche noch zusätzlich verstärkt werden, kann, wie dies insbesondere aus der Detaildarstellung der Einzelheit A der 1 ersichtlich ist, vorgesehen werden, zum Beispiel, im Querschnitt betrachtet, an wenigstens einem randseitigen Ende 11 des Deformationselementes 5 einen nicht ausgeblasenen, zweilagig in einer Anlageverbindung aneinanderliegenden Deformationselement-Verstärkungsbereich 12 auszubilden, der am randseitigen Ende 11 des Deformationselementes 5 mittels eines ebenfalls dort ausgebildeten Filmscharniers 13 angelenkt ist und der, wie in der 2 dargestellt, auf die den Deformationskammern 7 abgewandte Prallplattenseite geklappt ist und dort in einer flächigen Anlageverbindung anliegt und einen mehrlagigen Prallplattenbereich ausbildet.
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Wie dies der 2 weiter entnommen werden kann, können an diesem Deformationselement-Verstärkungsbereich 12 ferner noch Rastelemente 14 ausgeblasen bzw. ausgeformt sein, die im in der 2 dargestellten aufgeklappten Zustand auf die Prallplatte 6 durch eine prallplattenseitige Ausnehmung 15 hindurch in eine deformationskammerseitige Ausnehmung 16, diese hintergreifend, eingeclipst sind. Damit ist die sichere Verankerung des Deformationselement-Verstärkungsbereichs 12 auf der Prallplatte 6 sichergestellt.
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Wie dies den 1 und 2 weiter entnommen werden kann, weist das als Blasformteil durch Blasformen hergestellte Deformationselement 5 bzw. jeder Schicht bzw. Lage des Deformationselementes 5 eine im Wesentlichen gleiche Materialstärke bzw. Wandstärke auf. Diese Wandstärken können im Rahmen des Blasformens einfach kontrolliert und hergestellt und damit auch an die jeweiligen Einbaugegebenheiten angepasst werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann das als Blasformteil hergestellte erfindungsgemäße Deformationselement, gegebenenfalls mit anderer Ausgestaltung und/oder Geometrie auch an anderen Stellen im Innenraum eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10146494 A1 [0002]
- DE 102006018282 A1 [0003]
- DE 3740687 A [0004]
