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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karosserieteilstruktur für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit wenigstens einem Karosserieelement und mit wenigstens einer Anbindungseinrichtung zur Anordnung wenigstens eines Luftsacks wenigstens einer Airbageinheit.
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Für eine zuverlässige und effektive Funktion des Airbags ist es in der Regel notwendig, den aufblasbaren Luftsack straff aufspannen zu können. Die notwendige Spannkraft ergibt sich üblicherweise aus der Kombination des Innendrucks des Luftsacks zusammen mit einer definierten Verankerung bzw. Aufspannung des Luftsacks.
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Bei bestimmten Airbags, beispielsweise Curtain-Airbags, ist für das gezielte Aufspannen häufig eine Verankerung an geeigneten Stellen der Fahrzeugkarosserie vorgesehen. Die Verankerung spielt für die Funktion dieser Airbags eine entscheidende Rolle.
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Allerdings kann es bei einem Crashfall vorkommen, dass die Verankerung des Luftsacks durch die auftretenden Kräfte beeinträchtigt wird. Dadurch kann die geforderte Spannkraft für den Luftsack verändert bzw. reduziert werden. Dadurch bietet der Airbag oft nicht mehr die volle Schutzwirkung.
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schutzfunktion einer Airbageinheit in einem Crashfall zu verbessern und insbesondere ein zuverlässiges Aufspannen des Luftsacks zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Karosserieteilstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
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Die erfindungsgemäße Karosserieteilstruktur ist für ein Kraftfahrzeug und insbesondere für einen Personenkraftwagen vorgesehen. Die Karosserieteilstruktur umfasst wenigstens ein Karosserieelement und wenigstens eine Anbindungseinrichtung. Die Anbindungseinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens einen Luftsack wenigstens einer Airbageinheit an der Karosserieteilstruktur anzuordnen. Dabei ist das Karosserieelement mit wenigstens einem Mittel zur strukturellen Schwächung ausgestattet. Das Mittel ist dazu geeignet und ausgebildet, die Anbindungseinrichtung in einem Crashfall durch eine gezielte Deformation des Karosserieelements zu entlasten.
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Die erfindungsgemäße Karosserieteilstruktur bietet viele Vorteile. Besonders vorteilhaft ist das gezielt geschwächte Karosserieelement, da dadurch einer ungünstigen Deformation der Anbindungseinrichtung im Crashfall entgegengewirkt wird. Die an der Karosserieteilstruktur bzw. an der Anbindungseinrichtung auftretende Crashenergie kann über die kontrollierte Deformation des Karosserieelements besonders effektiv abgebaut werden. So wird eine Belastung der Anbindungseinrichtung verringert und einem Versagen entgegen gewirkt. Dadurch ist auch im Crashfall ein zuverlässiges und effektives Aufspannen des Luftsacks gewährleistet. Durch die Deformation des Karosserieelements wird so eine besonders günstige Verteilung der auf den Luftsack einwirkenden Zugkräfte erreicht.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Karosserieteilstruktur ist, dass durch das gezielt geschwächte Karosserieelement auch das Crashverhalten der Fahrgastzelle verbessert wird. Durch die kontrollierte Verformbarkeit des Karosserieelements wird die Belastung der Fahrzeugkarosserie verringert und einer Bruchdehnung entgegengewirkt. Zudem ist eine strukturelle Schwächung des Karosserieelements technisch unaufwendig umsetzbar, sodass die erhöhte Sicherheit der Fahrgastzelle besonders wirtschaftlich erreicht wird.
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Vorzugsweise ist das Mittel dazu geeignet und ausgebildet, im Crashfall durch die gezielte Deformation des Karosserieelements eine auf die Anbindungseinrichtung wirkende Zugspannung und/oder Druckspannung zu reduzieren.
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Dadurch ist der Luftsack auch bei Einwirkung hoher Crashenergie straff aufspannbar. Ohne eine gezielte Ableitung in das Karosserieelement können solche Kräfte zu einer besonders ungünstigen Verformung oder sogar zur Zerstörung der Aufnahmeeinrichtung und somit zu einer unsicheren Aufspannung des Luftsacks führen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anbindungseinrichtung wenigstens zwei Anbindungspunkte. An den Anbindungspunkten ist der Luftsack aufspannbar. Die Anbindungspunkte sind vorzugsweise mit einem definierten Abstand zueinander angeordnet. Insbesondere sind die Anbindungspunkte an dem Karosserieelement und/oder an einem außerhalb des Karosserieelements liegenden Karosserieabschnitt angeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Anbindungspunkt sowohl eine punktuelle als auch eine flächige Anbindung verstanden.
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Die Anbindungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Anbindungspunkten für den Luftsack. Beispielsweise umfasst die Anbindungseinrichtung drei oder vier oder auch zehn oder mehr Anbindungspunkte. Eine derartige Befestigung des Luftsacks ermöglicht zusammen mit einem entsprechenden Innendruck eine optimale Spannkraft und somit eine besonders gute Schutzwirkung der Airbageinheit.
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Der Luftsack kann mittelbar und/oder unmittelbar an den Anbindungspunkten befestigt sein. Beispielsweise kann der Luftsack Laschen, Ösen, Haken oder andere geeignete Anbindungsmittel umfassen, welche an den Anbindungspunkten befestigt sind. Die Anbindungspunkte sind beispielsweise zum Verschrauben und/oder Vernieten und/oder Verrasten und/oder für andere geeignete Befestigungsmittel zum Befestigen der Anbindungsmittel ausgebildet.
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Insbesondere ist das Karosserieelement im Crashfall durch das Mittel derart deformierbar, dass einer Veränderung des Abstands der Anbindungspunkte zueinander entgegengewirkt wird. Insbesondere ist das Mittel dazu geeignet und ausgebildet, die in einem Crashfall eingeleitete Energie durch eine Deformation des Karosserieelements abzubauen. Dadurch steht die Energie für eine ungünstige Veränderung des Abstands der Anbindungspunkte zueinander nicht mehr bereit. So kann der Luftsack auch bei hoher Crashenergie mit dem vorgesehenen Innendruck straff aufgespannt werden.
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Bevorzugt ist das Karosserieelement im Crashfall durch das Mittel derart deformierbar, dass die Anbindungspunkte in ihrer relativen Position zueinander nur in einem solchen Maß bewegt werden, dass die Aufspannung des Luftsacks für die geforderte Schutzwirkung des Airbags ausreichend ist. So kann der Luftsack einen optimalen Prallschutz bieten.
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Es ist möglich, dass die Aufnahmeeinrichtung wenigstens eine Aufnahmebohrung umfasst, an welcher der Luftsack verankerbar ist. Insbesondere weist jeder Anbindungspunkt wenigstens eine Aufnahmebohrung auf. Vorzugsweise ist das Mittel dazu geeignet und ausgebildet, im Crashfall durch eine gezielte Deformation des Karosserieelements eine auf die Aufnahmebohrungen wirkende Zugspannung und/oder Druckspannung zu reduzieren. Dadurch kann einem Einreißen bzw. einer Verformung der Aufnahmebohrungen im Crashfall zuverlässig entgegengewirkt werden. Eine Beeinträchtigung der Aufnahmebohrungen könnte sonst dazu führen, dass die Verankerung des Luftsacks nicht mehr gewährleistet ist und sich dieser in einem Crashfall nicht straff aufspannt.
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In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass das Mittel zur strukturellen Schwächung durch wenigstens eine Ausnehmung in dem Karosserieelement bereitgestellt wird. Dadurch kann die gezielte Deformation besonders unaufwendig und wirtschaftlich erreicht werden. Insbesondere sind wenigstens zwei Ausnehmungen und vorzugsweise eine Mehrzahl von Ausnehmungen vorgesehen. Beispielsweise sind in dem Karosserieelement drei oder mehr Ausnehmungen angeordnet. Möglich ist auch, dass das Mittel zur strukturellen Schwächung durch wenigstens eine Sicke in dem Karosserieelement bereitgestellt wird. Insbesondere ist das Mittel dazu geeignet und ausgebildet, eine gezielte Kerbwirkung auf das Karosserieelement auszuüben.
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Die Ausnehmung ist vorzugsweise länglich ausgebildet. Insbesondere weist die längliche Ausnehmung eine Haupterstreckungsrichtung auf, welche quer zu einer Haupterstreckungsrichtung des Karosserieelements und/oder quer zu einer Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verläuft. Dadurch wird eine besonders günstige Verformung des Karosseriebauteils erreicht. Besonders vorteilhaft ist eine solche Ausgestaltung bei einem Karosserieelement, welches als ein Längsträger ausgebildet ist bzw. welches die Karosserieteilstruktur in Längsrichtung stabilisiert, beispielsweise ein Dachholm oder Schweller.
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Insbesondere ist die Haupterstreckungsrichtung der länglichen Ausnehmung bei einem Längsträger quer zu dessen Haupterstreckungsrichtung bzw. Längsrichtung angeordnet. Insbesondere verläuft die Haupterstreckungsrichtung der länglichen Ausnehmung wenigstens näherungsweise entlang der Y-Achse und/oder der Z-Achse des Kraftfahrzeugs. Möglich ist aber auch, dass die längliche Ausnehmung eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, welche wenigstens näherungsweise parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Karosserieelements ausgerichtet ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Mehrzahl von unterschiedlich zueinander beabstandeten Ausnehmungen vorgesehen. Dadurch kann die auftretende Verformung besonders gezielt beeinflusst werden. Insbesondere ist dabei wenigstens eine Ausnehmung näher zu wenigstens einer anderen Ausnehmung benachbart als zu wenigstens einer weiteren Ausnehmung. Beispielsweise ist die innere von drei Ausnehmungen außermittig angeordnet. Möglich ist aber auch, dass eine Mehrzahl von zueinander gleich beabstandeten Ausnehmungen vorgesehen ist. Der Abstand der Ausnehmungen zueinander bezieht sich beispielsweise auf die Außenseite bzw. den Rand der jeweiligen Ausnehmung. Die Abstände können auch in Bezug auf die jeweiligen Mittelpunkte der Ausnehmungen bezogen werden.
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Besonders bevorzugt ist die Ausnehmung als ein Durchgangsloch ausgebildet. Möglich ist auch, dass die Ausnehmung wenigstens ein Durchgangsloch umfasst. Ein Durchgangsloch ermöglicht eine sehr unaufwendige und zugleich sehr effektive strukturelle Schwächung des Karosserieelements. Eine längliche Ausnehmung ist insbesondere als ein längliches Durchgangsloch bzw. als ein Schlitz ausgebildet. Das Durchgangsloch kann rund oder unrund ausgebildet sein. Das Durchgangsloch kann auch eine dreieckige oder quadratische oder rechteckige oder auch mehreckige Form aufweisen.
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Möglich ist auch, dass sich die Ausnehmung nicht durchgängig durch das Karosserieelement erstreckt. Beispielsweise kann die Ausnehmung als wenigstens eine Vertiefung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen.
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Das Mittel zur strukturellen Schwächung kann in einem gewölbten Abschnitt des Karosserieelements angeordnet sein. Möglich ist auch, dass das Mittel zur strukturellen Schwächung in einem Abschnitt mit Stufen und/oder Abkantungen und/oder Verstärkungssicken angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Mittel in einem planaren bzw. ebenen Abschnitt des Karosserieelements angeordnet ist. So kann die strukturelle Schwächung des Karosserieelements besonders gezielt und z. B. unter Berücksichtigung der örtlichen Steifigkeit erfolgen.
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Insbesondere sind das Karosserieelement und insbesondere auch das Mittel zur strukturellen Schwächung in einem Karosserieabschnitt außerhalb einer Fahrzeugsäule angeordnet. Vorzugsweise ist das Karosserieelement in einem Karosserieabschnitt angeordnet, welcher in einem Crashfall, insbesondere bei einem Seitencrash, geringer beansprucht wird als eine Fahrzeugsäule. Insbesondere wird durch das Mittel im Crashfall ein Karosserieabschnitt gezielt deformiert, welcher außerhalb der Fahrzeugsäule liegt.
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Das ist besonders bei einem Seitencrash von Vorteil, da die an der Fahrzeugsäule auftretende Crashenergie an das Karosserieelement weitergeleitet und über eine Deformation abgebaut werden kann. So wird die Belastung der Fahrzeugsäule vorteilhaft verringert und einer Bruchdehnung sowie einer Bewegung der Fahrzeugsäule in das Innere der Fahrgastzelle wirkungsvoll entgegengewirkt. Besonders bei Säulen aus hochfesten Stahlwerkstoffen ist das von erheblichem Vorteil. Zudem kann eine unkontrollierte Weitergabe der Crashenergie in Karosseriebereiche vermieden werden, die ebenfalls hoch belastet sind oder die strukturell geschädigt werden könnten.
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Möglich ist aber auch, dass auch wenigstens eine Fahrzeugsäule und/oder wenigstens ein Schweller wenigstens ein Mittel zur strukturellen Schwächung aufweist. Das Karosserieelement kann auch als eine Fahrzeugsäule und/oder Schweller ausgebildet sein oder wenigstens eine solche bzw. einen solchen umfassen.
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Insbesondere weist das Karosserieelement eine Haupterstreckungsrichtung auf, welche quer zur Haupterstreckungsrichtung der Fahrzeugsäule verläuft. In einer solchen Ausgestaltung ist das Karosserieelement beispielsweise ein Längsträger und/oder ein Querträger. In ein solches Karosserieelement kann die Crashenergie besonders gut abgeleitet werden. Die Fahrzeugsäule verläuft insbesondere entlang der Z-Achse des Kraftfahrzeugs. Das Karosserieelement verläuft beispielsweise entlang der X-Achse und/oder der Y-Achse des Kraftfahrzeugs. Das Karosserieelement kann auch eine Haupterstreckungsrichtung aufweisen, welche entlang bzw. parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Fahrzeugsäule verläuft.
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Besonders bevorzugt umfasst das Karosserieelement wenigstens ein Dachrahmenelement. Vorzugsweise ist die Anbindungseinrichtung wenigstens abschnittsweise an einem Dachrahmenelement angeordnet. Das Karosserieelement kann auch durch wenigstens ein Dachrahmenelement bereitgestellt werden. In einer solchen Ausgestaltung ermöglicht das Mittel im Crashfall eine homogene Deformation des Dachrahmens und somit ein verbessertes Aufspannen des Luftsacks. Zudem kann durch eine gezielte Deformation im Bereich des Daches erreicht werden, dass die Fahrzeugsäule von einem Insassenplatz innerhalb der Fahrgastzelle wegbewegt bzw. weggedreht wird.
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Insbesondere ist die Anbindungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die Airbageinheit und insbesondere den Luftsack an dem Dachrahmenelement zu befestigen. Insbesondere sind die Anbindungspunkte wenigstens teilweise an dem Dachrahmenelement angeordnet. Das Dachrahmenelement ist vorzugsweise ein Dachholm und/oder eine andere Tragstruktur des Daches. Das Karosserieelement kann auch als ein Dachflächenelement ausgebildet sein. Das Dachrahmenelement kann wenigstens abschnittsweise eine A-Säule und/oder B-Säule und/oder C-Säule umfassen oder Einrichtungen zum Anbinden solcher Säulen umfassen.
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In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Airbageinheit wenigstens einen Curtain-Airbag umfasst oder als ein solcher ausgebildet ist. Insbesondere ist die Airbageinheit dazu geeignet und ausgebildet, sich im Crashfall entlang einer seitlichen Fensterfront zu entfalten. In Verbindung mit einem Curtain-Airbag bietet die erfindungsgemäße Karosserieteilstruktur besonders viele Vorteile, da die Anbindungseinrichtung für einen Curtain-Airbag im Crashfall oft besonders hohen Kräften ausgesetzt ist. Durch das Mittel zur strukturellen Schwächung im Karosserieelement kann die Schutzwirkung des Curtain-Airbags besonders gut gewährleistet werden. Die Airbageinheit kann auch als eine andere Art von Airbag ausgebildet sein.
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Es ist bevorzugt, dass das Karosserieelement aus einem zur Presshärtung geeigneten Stahlwerkstoff und insbesondere aus wenigstens einer Mangan-Bor-Stahllegierung gefertigt ist. Das Karosserieelement wird insbesondere durch wenigstens ein wenigstens bereichsweise pressgehärtetes und/oder warmumgeformtes Stahlblechteil zur Verfügung gestellt. Das Karosserieelement ist insbesondere ein hochfestes Stahlbauteile und weist vorzugsweise eine Festigkeit von mehr als 1000 Newton pro Quadratmillimeter auf. Möglich ist aber auch, dass das Karosserieelement aus einem anderen geeigneten Stahlwerkstoff gebildet ist.
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Es ist möglich, dass das Karosserieelement nicht hochfeste bzw. weniger feste Bereiche aufweist. Beispielsweise können dazu nicht pressgehärtete Bereiche vorgesehen sein. Das Karosserieelement kann aus einem durchgehenden Stahlblechteil oder auch aus Stahlblechteilen mit unterschiedlichen Stärken und/oder Legierungen gefertigt sein. Beispielsweise kann das Karosserieelement aus einem Tailored Blank gefertigt sein.
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Es ist möglich, dass die Mittel zur strukturellen Schwächung in den weniger festen Bereichen des Karosserieelements angeordnet sind. Die Mittel können auch in den hochfesten Bereichen des Karosserieelements vorgesehen sein.
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Unter einem Mittel zur strukturellen Schwächung werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere solche Mittel verstanden, die aufgrund ihrer Geometrie und/oder Position und/oder Gestaltung kontrollierbar eine plastische Deformation von strukturellen Bauteilen initiieren können und somit insbesondere extrem hochfeste Bauteile vor möglichen Rissen und Versagen schützen können.
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Die Anbindungseinrichtung dient insbesondere zum Befestigen des Luftsacks an der Karosserieteilstruktur und vorzugsweise zum gezielten Aufspannen des Luftsacks. Die Anbindungseinrichtung kann wenigstens abschnittsweise an dem Karosserieelement und/oder wenigstens abschnittsweise an einem Karosserieabschnitt außerhalb des Karosserieelements angeordnet sein.
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Besonders bevorzugt sind das Mittel zur strukturellen Schwächung und die Anbindungseinrichtung wenigstens teilweise an einem gemeinsamen Karosserieelement bzw. demselben Karosserieelement angeordnet. Beispielsweise sind beide wenigstens teilweise an einem Dachrahmenelement angeordnet. Das Mittel und die Anbindungseinrichtung können auch an unterschiedlichen Karosserieabschnitten angeordnet sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert wird.
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In den Figuren zeigen:
- 1 ein stark schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Karosserieteilstruktur;
- 2 die Karosserieteilstruktur mit Sicht auf eine stark schematisch dargestellte Anbindungseinrichtung für eine Airbageinheit;
- 3 ein Kraftfahrzeug aus dem Stand der Technik in einem Crashfall;
- 4 eine Anbindungseinrichtung für eine Airbageinheit des Kraftfahrzeugs aus dem Stand der Technik in einem Crashfall;
- 5 ein stark schematisches Schaubild zur Funktionsweise der erfindungsgemäßen Karosserieteilstruktur in einem Crashfall; und
- 6 eine Ausgestaltung der Karosserieteilstruktur in einer perspektivischen Ansicht.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Karosserieteilstruktur 1, die hier Teil einer Karosserie eines als Personenkraftwagen 101 ausgebildeten Kraftfahrzeugs 100 ist. Die Karosserieteilstruktur 1 ist hier Teil einer Fahrgastzelle 102 zur Sicherung der Insassen in einem Crashfall.
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An der hier nicht näher dargestellten rechten Fahrzeugseite ist die Karosserieteilstruktur 1 vorzugsweise analog zu der hier gezeigten linken Fahrzeugseite ausgebildet.
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Die Karosserieteilstruktur 1 umfasst an der linken Fahrzeugseite ein hier als Dachrahmenelement 13 ausgebildetes Karosserieelement 3 sowie eine hier nicht sichtbare Anbindungseinrichtung 8 für eine Airbageinheit 7.
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Das Dachrahmenelement 13 stellt einen dem Dach bzw. der Fahrzeugseite zugeordneten Längsträger zur Verfügung. Das Karosserieelement 3 ist hier an eine als B-Säule 22 ausgebildete Fahrzeugsäule 2 angebunden. An einem unteren Bereich der Fahrzeugsäule 2 ist ein äußerer Längsträger bzw. Schweller 6 angebunden.
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Das Karosserieelement 3 ist mit einem Mittel 4 zur strukturellen Schwächung ausgestattet. Das Mittel 4 umfasst hier drei Ausnehmungen 5, welche jeweils als ein Durchgangsloch 15 ausgebildet sind. In dem hier gezeigten Beispiel sind längliche Durchgangslöcher 15 vorgesehen. Die Haupterstreckungsrichtung der länglichen Durchgangslöcher 15 verläuft hier quer zur Haupterstreckungsrichtung des Karosserieelements 3 bzw. Dachrahmenelements 13.
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Die Mittel 4 sind hier oberhalb und in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs 100 hinter der Fahrzeugsäule 2 angeordnet. Der Pfeil 103 deutet dabei die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 100 an.
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Das Karosserieelement 3 und vorzugsweise auch die Fahrzeugsäule 2 und/oder der Schweller 6 sind hier aus wenigstens bereichsweise pressgehärteten Stahlblechteilen gebildet. Beispielsweise sind die Stahlblechteile aus einer oder auch aus verschiedenen Mangan-Bor-Stahllegierungen gefertigt.
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In einer Ausgestaltung können auch die Fahrzeugsäule 2 und/oder der Schweller 6 als ein Karosserieelement 3 mit wenigstens einem Mittel 4 zur strukturellen Schwächung ausgestattet sein. Beispielsweise sind dann auch in der Fahrzeugsäule 2 bzw. im Schweller 6 entsprechende Durchgangslöcher 15 angeordnet. So wird eine gezielte Deformation der Fahrzeugsäule 2 bzw. des Schwellers 6 im Crashfall unterstützt.
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In der 2 ist die Anbindungseinrichtung 8 für die Airbageinheit 7 näher dargestellt. Die Airbageinheit 7 umfasst hier einen Luftsack 17 und ist als ein Curtain-Airbag 27 ausgebildet. Dabei erstreckt sich der Luftsack 17 entlang einer seitlichen Fensterfront des Kraftfahrzeugs 100.
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In der hier gezeigten Darstellung sind das Karosserieelement 3 und die Anbindungseinrichtung 8 sowie die Airbageinheit 7 der rechten Fahrzeugseite gezeigt. Die linke Fahrzeugseite ist vorzugsweise analog ausgebildet. Der umrandete Ausschnitt ist zur besseren Übersichtlichkeit noch in einer vergrößerten Darstellung gezeigt.
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Zur Befestigung des Luftsacks 17 an dem Karosserieelement 3 ist hier eine Anbindungseinrichtung 8 mit einer Mehrzahl von Anbindungspunkten 18 vorgesehen. Dabei ist an jedem Anbindungspunkt 18 eine Aufnahmebohrung 38 in das Karosserieelement 3 eingearbeitet.
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Der Luftsack 17 weist hier für jeden Anbindungspunkt 18 eine Lasche 37 auf. Die Laschen 37 bestehen hier aus dem Gewebe des Luftsacks 17. Die Laschen werden über entsprechende Befestigungsmittel 28 an den Aufnahmepunkten 18 verankert. Beispielsweise ist das Befestigungsmittel 28 eine Schraube, welche in die Aufnahmebohrung 38 eingedreht werden kann. Die Laschen 37 können auch mit Clipsen oder dergleichen an dem Karosserieelement 3 befestigt werden.
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Der Curtain-Airbag 27 entfaltet sich in einem Crashfall entlang der seitlichen Fensterfront und deckt die Scheibenbereiche im Wesentlichen ab. Wird der Airbag 27 aktiviert, verbleibt der Luftsack 17 für einen bestimmten Zeitraum und beispielsweise für einige Sekunden aufgeblasen. Der aufgeblasene Luftsack 17 schützt die Insassen gegen eventuelle Kopfaufschläge bei direkten Kollisionen, beispielsweise bei einem Aufprall eines Fahrzeugs gegen einen Baum. Parallel dazu wirkt der Curtain-Airbag 27 auch gegen das Herausschleudern der Insassen bei einem Überschlag oder Mehrfachkollisionen.
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Die notwendige Spannkraft des Luftsacks 17 ergibt sich hier aus der Kombination des Innendrucks des aufgeblasenen Luftsacks 17 und der Position der Anbindungspunkte 18. Eine wirkungsvolle Funktion des Airbags 27 ist jedoch nur gegeben, wenn eingebrachte Zugkräfte den Luftsack 17 straff aufspannen können. Falls die Anbindungspunkte 18 nah aufeinander zu kommen oder sich separieren, beispielsweise aufgrund starker Deformationen der Karosserie in einem Crashfall, wird die ideale Spannkraft verändert bzw. reduziert. Eine optimale Schutzwirkung ist dann nicht mehr gegeben.
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Die 3 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 aus dem Stand der Technik in einem Crashfall und beispielsweise bei einem Seitenaufprall. Die hohen Kräfte, welche auf die B-Säule 22 einwirken, führen zu einer starken Deformation des Dachrahmenelements 13 sowie der Schweller 6. Aufgrund des Aufpralls wurde der Curtain-Airbag 27 ausgelöst.
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In der 4 ist die Anbindungseinrichtung für den Curtain-Airbag 27 des Kraftfahrzeugs 100 aus dem Stand der Technik der 3 näher dargestellt. Aufgrund der Deformation des Dachrahmenelements 13 haben sich die Anbindungspunkte 18 aufeinander zu bewegt, sodass deren relativer Abstand stark verändert wurde. Der Luftsack 17 kann nicht daher optimal aufgespannt werden. Zudem kann es, wie in der vergrößerten Darstellung der 4 gezeigt, zu Rissen bzw. Brüchen an den Anbindungspunkten 18 kommen. Dadurch ist eine zuverlässige Verankerung des Luftsacks 17 nicht mehr gewährleistet, sodass dieser nicht mehr mit einer idealen Spannkraft aufgeblasen werden kann. Solche Veränderungen der Anbindungspunkte 18 führen dazu, dass der Curtain-Airbag 27 keinen optimalen Schutz gegen Kopfaufschläge oder gegen ein Herausschleudern von Insassen gewährleisten kann.
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Die 5 zeigt ein Kraftfahrzeug 100, welches mit einer erfindungsgemäßen Karosserieteilstruktur 1 ausgestattet ist. Das Kraftfahrzeug 100 ist in einem Crashfall gezeigt, beispielsweise bei einem besonders heftigen Seitenaufprall.
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Die Karosserieteilstruktur 1 ist hier mit einem als Dachrahmenelement 13 ausgestatteten Karosserieelement 3 ausgebildet. Durch das eingearbeitete Mittel 4 wurde das Dachrahmenelement 13 an bestimmten Bereichen in seiner Struktur geschwächt, sodass im Crashfall eine gezielte Deformation des Dachrahmenelements 13 auftritt. Dadurch wird die Anbindungseinrichtung 8 für den Curtain-Airbag 27 erheblich entlastet.
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Zudem wird durch die kontrollierte Deformation eine unerwünschte weitere Verformung des Dachrahmenelements 13, z. B. im Bereich der Anbindungseinrichtung 8, verhindert bzw. deutlich reduziert. Dadurch kann einer Veränderung des Abstands der Anbindungspunkte 18 zueinander entgegengewirkt werden. Auch einer Zerstörung der Anbindungspunkte 18, beispielsweise durch Einreißen oder Brechen, wird so entgegengewirkt.
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In dem hier gezeigten Crashfall kann der Luftsack 17 somit mit der geforderten Spannkraft aufgespannt werden. Dadurch bietet der Curtain-Airbag 27 einen optimalen Schutz gegen Kopfaufschläge oder gegen ein Herausschleudern von Insassen.
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Ein weiterer Vorteil der gezielten Deformation des Dachrahmenelements 13 ist hier zudem, dass einer ungünstigen Verformung des Schwellers 6 und der B-Säule 22 entgegengewirkt wird. Durch die Anordnung des Mittels 4 oberhalb und hinter der Fahrzeugsäule 2 im Dachrahmenelement 13 ist hier eine gezielte Kinematik der Fahrzeugsäule 2 realisierbar. Das Mittel 4 sorgt hier für eine Verformung des Karosserieelements 3, welche ein Wegdrehen der Fahrzeugsäule 2 von einem Insassenplatz bzw. vom Fahrersitz sorgt. Dabei wird die Fahrzeugsäule 2 insbesondere derart bewegt, dass ein nach innen durchgebogener Bereich der Fahrzeugsäule 2 in einen unkritischen bzw. einen nicht von Insassen belegten Bereich der Fahrgastzelle 102 gedreht wird.
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Die 6 zeigt hier ausschnittsweise eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Karosserieteilstruktur 1, bei der die Fahrzeugsäule 2 als eine A-Säule 12 und das Karosserieelement 3 als ein Dachholm 23 eines Dachrahmenelements 13 ausgebildet sind. Dabei ist hier die Karosserieteilstruktur 1 an der linken Seite eines Kraftfahrzeugs 100 gezeigt. Die rechte Seite ist vorzugsweise analog ausgebildet.
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Das Karosserieelement 3 und die Fahrzeugsäule 2 können einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Die Fahrzeugsäule 2 und das Karosserieelement 3 werden hier durch ein hochfestes Bauteil, beispielsweise aus Mangan-Bor-Stahl, bereitgestellt.
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Ein Ausschnitt des Karosserieelements 3 ist hier vergrößert dargestellt, um insbesondere das Mittel 4 zur strukturellen Schwächung besser aufzeigen zu können. Das Mittel 4 umfasst hier drei Ausnehmungen 5, welche jeweils als längliche Durchgangslöcher 15 ausgebildet sind. Die Haupterstreckungsrichtung der Durchgangslöcher 15 verläuft dabei quer zur Haupterstreckungsrichtung des Dachholms 23. Die mittlere der drei Ausnehmungen 5 ist hier außermittig angeordnet, sodass sie näher zu der vorderen Ausnehmung 5 beanstandet ist.
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Die Ausnehmungen 5 liegen hier in einem gewölbten Abschnitt des Karosserieelements 3. Zudem erstrecken sich die Ausnehmungen 5 über Stufen bzw. Abkantungen im Karosserieelement 3. Die Ausnehmungen 5 sind hier über Stufe und Radius gezogen und insbesondere nicht netzparallel. Der auszunehmende bzw. zu lochende Bereich des Karosserieelements 3 kann beispielsweise durch Abwickeln des Karosserieelements 3 in der Ebene erfolgen.
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Die Karosserieteilstruktur 1 bietet hier eine erhebliche Verbesserung der Sicherheit der Fahrgastzelle 102. Durch die Ableitung der Crashenergie aus der A-Säule 12 in den Dachholm 23 wird die aufgrund der hohen Festigkeit auftretende niedrige Bruchdehnung unaufwendig und kostengünstig kompensiert. So wird die Gefahr von strukturellen Schädigungen der A-Säule 12 erheblich verringert.
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Zudem wird auch der Gefahr entgegengewirkt, dass die Crashenergie zu strukturellen Schädigungen in anderen Bereichen der Fahrzeugteilstruktur 1 und z. B. der Anbindungseinrichtung 8 führt. Das wird hier insbesondere dadurch erreicht, dass die in den Dachholm 23 eingeleitete Crashenergie dort durch eine gezielte Deformation abgebaut wird.
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Die gezielte Deformation des Dachholms 23 wird hier durch die Ausnehmungen 5 erreicht. Vorteilhafterweise sind diese in einem Karosseriebereich 11 angeordnet, welcher bei einem Crashfall erheblich geringer belastet wird als die A-Säule 12. So kann die Crashenergie von der A-Säule 12 in den geringer belasteten Dachholm 23 abgeführt und dort abgebaut werden.
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Die Effektivität dieser Maßnahme konnte experimentell bestätigt werden, sodass diese in der Automobilindustrie besonders gut eingesetzt werden kann.
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Durch die hier vorgestellte Karosserieteilstruktur 1 wird nicht nur eine gezielte Deformation des Karosserieelements 3 erreicht, sondern vorzugsweise auch mittelbar eine gezielte Deformation bzw. Kinematik der Fahrzeugsäule 2. So wird durch die Verformung des Karosserieelements 3 nicht nur die Crashenergie abgebaut, sondern auch die Fahrzeugsäule 2 vorteilhaft gegenüber den Insassen in der Fahrgastzelle 102 verformt bzw. ausgerichtet.
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Einer ungünstigen Intrusion der Fahrzeugsäule 2 in Richtung der Insassen kann somit zuverlässig entgegengewirkt werden. Insbesondere wird durch die Ableitung der Aufprallenergie in das Karosserieelement 3 eine entsprechend niedrige und langsame Intrusion im Bereich der Fahrzeugsäule 2 erreicht, sodass eine optimale Entfaltung des Curtain-Airbags 27 bzw. Seitenairbags und eine ideale Rückhaltewirkung erreicht werden. Es wird eine Bewegung bzw. Intrusion der Fahrzeugsäule 2 erreicht, welche sowohl hinsichtlich der Qualität als auch der Quantität der Intrusionsgeschwindigkeit erheblich verbessert ist.
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Die hier vorgestellte Erfindung ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Spannkraft eines Luftsacks 17 einer Airbageinheit 7 auch bei starken Deformationen und beispielsweise bei einem extremen Seitenaufprall. Die Verteilung der Spannkraft bzw. der Abbau der Crash-Energie wird dabei durch Mittel 4 zur strukturellen Schwächung eines Karosserieelements 3 erreicht. Durch das Mittel 4 wird eine gezielte Deformation des Karosserieelements 3 und beispielsweise eines Dachrahmenelements 13 erreicht. So ermöglicht das Mittel 4 die Minimierung von exzessiven Zugspannungen auf die Laschen und eine Steuerung durch eine homogene Deformation des Karosserieelements 3 bzw. des Dachrahmenelements 13.
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Dazu wird das Mittel 4 in strukturelle Bauteile integriert, beispielsweise einem Dachrahmenelement 13. Durch das Mittel 4 wird die Deformation des Karosserieelements 3 bei einem Seitenaufprall gezielt so beeinflusst, dass eine kontrollierte Verformung mit einem gleichmäßigen Deformationsmuster auftritt. So werden die Zugkräfte in der Airbageinheit 7 bzw. im Luftsack 17 optimiert und fallen homogener aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserieteilstruktur
- 2
- Fahrzeugsäule
- 3
- Karosserieelement
- 4
- Mittel
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Schweller
- 7
- Airbageinheit
- 8
- Anbindungseinrichtung
- 11
- Karosserieabschnitt
- 12
- A-Säule
- 13
- Dachrahmenelement
- 15
- Durchgangsloch
- 17
- Luftsack
- 18
- Anbindungspunkt
- 22
- B-Säule
- 23
- Dachholm
- 27
- Curtain-Airbag
- 28
- Befestigungsmittel
- 37
- Lasche
- 38
- Aufnahmebohrung
- 100
- Kraftfahrzeug
- 101
- Personenkraftwagen
- 102
- Fahrgastzelle
- 103
- Vorwärtsfahrtrichtung
