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Die Erfindung betrifft ein Strukturelement für einen Kraftwagenaufbau gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Strukturelement ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2006 036 902 A1 als bekannt zu entnehmen. Heutzutage müssen die Aufbauten von Kraftwagen weltweit verschiedenste Anforderungen im Hinblick auf eine Kollision mit einem anderen Hindernis, beispielsweise einem Unfallpartner, erfüllen. So werden beispielsweise im Falle einer Frontalkollision unterschiedliche Überdeckungen der Fahrzeugfront gefordert. Dabei wird es mit der zunehmenden Anzahl von Anforderungen immer schwieriger, einen Kraftwagenaufbau beziehungsweise eine Rohbaustruktur zu schaffen, welche auf alle Lastfälle optimal abgestimmt ist.
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Aus diesem Grund sind bereits Strukturelemente gemäß dem oben zitierten Stand der Technik bekannt, mittels welchen in Abhängigkeit einer bestimmten zu erwartenden Belastung entsprechende Lastniveaus einstellbar sind. Der
DE 10 2006 036 902 A1 ist dabei ein Strukturelement als bekannt zu entnehmen, welches ein äußeres Lastpfadelement umfasst, innerhalb dessen Hohlprofil sich zwei innere Lastpfadelemente in Form von jeweiligen Längsstreben erstrecken. Das äußere Lastpfadelement ist dabei durch zwei hintereinander angeordnete Lastpfadelementteile, welche dort als vorderes und hinteres Motorträgerteil bezeichnet werden, gebildet. Die beiden inneren Lastpfadelemente in Form der beiden Längsstreben sind dabei am hinteren Motorträgerteil abgestützt. Während sich also die beiden Lastpfadelementteile des äußeren Lastpfadelements direkt am korrespondierenden dahinter liegenden Stützelement abstützen, stützen sich die beiden inneren Längsstreben unter Vermittlung des hinteren Motorträgerteils des äußeren Lastpfadelements indirekt am Stützelement ab. Wird demzufolge eine unfallbedingte Kraft in das Strukturelement eingeleitet, so wird das äußere Lastpfadelement einerseits durch die direkte Kraftbeaufschlagung von vorne her deformiert und andererseits durch die beiden Längsstreben, welche im hinteren Bereich des äußeren Lastpfadelements am hinteren Motorträgerteil angreifen.
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Die Verbindung der beiden Längsstreben zu dem hinteren Motorträgerteil kann dabei mittels von pyrotechnisch schaltbaren Elementen einer Abstützung unterbrochen beziehungsweise gelöst werden. Hierdurch wird das Umschalten zwischen den zumindest zwei unterschiedlichen Lastniveaus erreicht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Strukturelement der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ein verbessertes Deformationsverhalten aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strukturelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um ein Strukturelement der eingangsgenannten Art zu schaffen, welches ein verbessertes Deformations- beziehungsweise Energieabsorptionsvermögen aufweist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich nicht nur das äußere Lastpfadelement, sondern auch das innere Lastpfadelement unmittelbar an dem Stützelement abstützt, wodurch ein vom Lastpfad des äußeren Lastpfadelements separater Lastpfad des inneren Lastpfadelements ausbildbar ist. Im Unterschied zum Stand der Technik gemäß
DE 10 2006 036 902 A1 , bei welchem die dortigen inneren Längsstreben sich im entsprechenden Belastungsfall am äußeren Lastpfadelement abstützen und somit auch nur über das äußere Lastpfadelement mittelbar mit dem Stützelement verbunden sind, ist es somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die unmittelbare Abstützung des inneren Lastpfadelements zwei parallele Lastpfade für das äußere und das innere Lastpfadelement geschaffen werden können, welche im entsprechenden Belastungsfall mit einer unfallbedingten Kraft beaufschlagt werden. Durch die separaten äußeren und inneren, zueinander parallelen Lastpfade kann ein hochwirksames Energieabsorptionselement geschaffen werden, welches auf unterschiedliche Lastfälle besonders einfach anpassbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, dass das innere Lastpfadelement durch wenigstens zwei Lastpfadelementteile gebildet ist, deren Verbindung durch wenigstens einen Aktuator oder dergleichen lösbar beziehungsweise herstellbar ist. Wird demzufolge der Lastpfad des inneren Lastpfadelements benötigt, so wird über den wenigstens einen Aktuator eine entsprechende Verbindung zwischen den wenigstens zwei Lastpfadelementteilen hergestellt. Wird dieser nicht benötigt, beispielsweise weil nur ein geringer Verformungswiderstand des Strukturelements erforderlich ist, so kann die Verbindung der beiden Lastpfadelementteile über den Aktuator in einfacher Weise gelöst werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Aktuator durch ein zugeordnetes Pyrotechnikelement betätigbar ist. Ein derartiges Pyrotechnikelement sorgt für ein besonders schnelles Lösen oder Verbinden der beiden Lastpfadelementteile. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Aktuator von einem elektrischen Versteller, beispielsweise einem Linearmotor betätigbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die wenigstens zwei Lastpfadelementteile als Hohlprofile ausgebildet sind, welche bei gelöstem Aktuator teleskopartig zueinander verschiebbar sind. Eine derartige teleskopartige Führung ermöglicht bei gelöstem Aktuator, also wenn keine Verbindung zwischen den beiden Lastpfadelementteilen besteht, eine funktionssicher wirkende Führung der beiden Lastpfadelementteile zueinander.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das innere Lastpfadelement in einem Abstand hinter dem äußeren Lastpfadelement endet. Somit kann bei einer anfänglichen Kraftbeaufschlagung eine übermäßige Verzögerung infolge der Deformation des gesamten Strukturelements vermieden werden.
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Das vorstehende Strukturelement eignet sich insbesondere als Crashbox für einen Kraftwagen. Alternativ hierzu ist es jedoch auch denkbar, andere Träger oder dergleichen als solches Strukturelement zu gestalten.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der einzigen Figur. Diese zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Strukturelement für einen Kraftwagenaufbau mit wenigstens einem als Hohlprofil gestalteten äußeren Lastpfadelement und einem aus zwei Lastpfadelementteilen gebildeten inneren Lastpfadelement, deren Verbindung durch wenigstens einen Aktuator oder dergleichen lösbar bzw. herstellbar ist, wobei sowohl das äußere als auch das innere Lastpfadelement unmittelbar an einem dahinter liegenden Stützelement abgestützt sind, wodurch zwei separate und parallel zueinander verlaufende Lastpfade ausbildbar sind.
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In der Figur ist in einer schematischen Schnittansicht ein Strukturelement für einen Kraftwagenaufbau, beispielsweise eine Kraftwagenkarosserie, dargestellt. Dieses Strukturelement ist im vorliegenden Fall als Crashbox bzw. als Energieabsorptionselement ausgebildet, wie dieses beispielsweise bei Personenkraftwagenkarosserien im Bereich der jeweiligen Knautschzone, also der Vorbaustruktur oder der Heckstruktur, zum Einsatz kommt.
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Das Strukturelement umfasst dabei zunächst ein äußeres Lastpfadelement 10 in Form eines Hohlprofils, dessen Wand 12 außenumfangsseitig einen Hohlraum 14 umschließt. Das äußere Lastpfadelement 10 ist im vorliegenden Fall einstückig ausgebildet. Es wäre jedoch auch denkbar, dieses äußere Lastpfadelement 10 mehrteilig, beispielsweise aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Hohlprofilen, zu gestalten. Dabei kann das jeweilige Hohlprofil 11 beispielsweise aus einem Metallwerkstoff oder einem Kunststoff gebildet sein.
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Innerhalb des Hohlraums 14 des Hohlprofils 11 des äußeren Lastpfadelements 10 ist ein inneres Lastpfadelement 16 angeordnet. Dieses innere Lastpfadelement 16 umfasst im vorliegenden Fall zwei Lastpfadelementteile 18, 20, welche unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Auch diese Lastpfadelementteile 18 bzw. 20 können wiederum ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und beispielsweise aus einer Metalllegierung oder einem Kunststoff hergestellt sein. Im vorliegenden Fall weisen die beiden Lastpfadelementteile 18, 20 beispielsweise ein rohrförmiges jeweiliges Hohlprofil 19 bzw. 21 auf.
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Die beiden Lastpfadelementteile 18, 20 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Mehrzahl von Aktuatoren 22 miteinander verbindbar bzw. koppelbar, welche in einer einfachsten Form beispielsweise einen oder mehrere Riegel oder Bolzen aufweisen können. Die Aktuatoren 22 sind dabei über nicht gezeigte zugehörige Pyrotechnikelemente derart betätigbar, dass hierdurch die Verbindung der beiden Lastpfadelementteile 18 und 20 lösbar bzw. herstellbar ist. Wie im Weiteren noch näher erläutert werden wird, sind hierdurch die beiden Lastpfadelemente 18, 20 somit in einem jeweiligen Endbereich 24 bzw. 26 miteinander fest verbunden oder aber freibeweglich zueinander.
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Wie aus der Zeichnung des Weiteren erkennbar ist, ist sowohl das äußere Lastpfadelement 10 als auch das innere Lastpfadelement 16 unmittelbar an einem korrespondierenden Stützelement 28 abgestützt. Dieses Stützelement 28, welches vorliegend lediglich äußerst schematisch dargestellt ist, kann beispielsweise ein Anschlussbauteil wie ein Träger oder eine Stützplatte sein.
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Kommt es nun infolge einer Kollision des Kraftwagens zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Strukturelements, so kann je nach Lastfall adaptiv auf die jeweilige Unfallart reagiert werden. Da im vorliegenden Fall das innere Lastpfadelement 16, genauer gesagt das Lastpfadelementteil 18, in einem Abstand a hinter dem äußeren Lastpfadelement 10 endet, wird somit bei einer entsprechenden Kraftbeaufschlagung mit der Kraft F zunächst das äußere Lastpfadelement 10 beaufschlagt.
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Je nach Lastfall sind im weiteren Verlauf des Unfall- bzw. Deformationsszenarios die jeweiligen Aktuatoren 22 in Eingriff, sodass die beiden Lastpfadelementteile 18 und 20 miteinander verbunden sind, oder eben nicht. Sind die beiden Lastpfadelementteile 18, 20 über die Aktuatoren 22 miteinander verbunden, so bildet das innere Lastpfadelement 16 einen zum Lastpfad des äußeren Lastpfadelements 10 separaten Lastpfad aus, über welchen die entsprechenden Kräfte jeweils unmittelbar in das dahinter liegende Stützelement 28 eingeleitet werden können. Da das innere Lastpfadelement 16 im Abstand a hinter dem äußeren Lastpfadelement 10 endet, erfolgt eine entsprechende Kraftbeaufschlagung des inneren Lastpfadelements 16 entsprechend später im Verlauf des Unfallszenarios. Gegebenenfalls kann dieser Abstand a aber auch nicht vorhanden sein. Im vorliegenden Fall birgt sich jedoch hierdurch den Vorteil, dass eine sich der Strukturelemente bewirkte Verzögerung bzw. die korrespondierende Energieabsorption einen gemäßigten anfänglichen Verlauf nimmt.
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Sind hingegen die Aktuatoren 22 nicht in Eingriff, also somit die beiden Lastpfadelementteile 18 und 20 nicht miteinander verbunden, so wird demzufolge kein innerer Lastpfad bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gebildet. Vielmehr wird dann bei einem entsprechenden Unfallszenario das Lastpfadelementteil 18 in das andere Lastpfadelementteil 20 teleskopartig eingeschoben, und zwar ohne Aufbringung eines entsprechenden Deformationswiderstandes.
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Insgesamt ist somit erkennbar, dass somit ein Strukturelement geschaffen ist, welches sich unter der entsprechenden Last gezielt verformen und Energie abbauen kann. Das Strukturelement kann sich dabei – je nach Lastfall – adaptiv mit angepasstem Verformungswiderstand verformen, je nachdem, ob im vorliegenden Fall der innere Lastpfad bereitgestellt werden soll oder nicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006036902 A1 [0002, 0003, 0007]
