DE102018008894A1

DE102018008894A1 - Energieabsorptions-Baueinheit für einen Kraftwagen sowie Energieabsorptionselement und Verstärkungselement hierfür

Info

Publication number: DE102018008894A1
Application number: DE102018008894.5A
Authority: DE
Inventors: Volker Rudlof; Michael Carl
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-05-14
Also published as: WO2020099028A1; US20220001818A1; EP3880521A1; JP2022511705A; US11760287B2; CN113039096A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieabsorptions-Baueinheit (12) für einen Kraftwagen, mit einem Energieabsorptionselement (14), welches ein Längselement (16) mit jeweiligen Stützbereichen (22) zur Abstützung des Längselements (16) auf Seiten eines Stoßfängerquerträgers (10) einerseits und auf Seiten eines Rohbaustrukturelements (20) des Kraftwagens andererseits umfasst, und mit einem Verstärkungselement (26), durch welches das Energieabsorptionselement (14) verstärkt ist, wobei das Verstärkungselement (26) außenseitig des Längselements (16) angeordnet ist und an seinen Enden jeweilige Stützbereiche (36, 38) umfasst, über welche das Verstärkungselement (26) bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in einem Abstand (a) zu den jeweiligen Stützbereichen (22) des Längselements (16) auf Seiten des Stoßfängerquerträgers (10) einerseits und auf Seiten des Rohbaustrukturelements (20) des Kraftwagens andererseits abstützbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieabsorptions-Baueinheit für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Energieabsorptionselement und ein Verstärkungselement für eine derartige Energieabsorptions-Baueinheit gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 6 beziehungsweise 7.
Im Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen hält seit einigen Jahren der Trend zur Schaffung von Fahrzeugderivaten innerhalb einer oder mehrerer Fahrzeugbaureihen Einzug. Neben den klassischen Limousinen werden hierbei üblicherweise Coupés, Cabriolets, SUVs, Vans und andere Bauformen innerhalb einer Fahrzeugbaureihe angeboten. Hierbei ist es einerseits wünschenswert, bei den jeweiligen Rohbaustrukturen der verschiedenen Derivate möglichst viele Gleichteile einzusetzen, andererseits aber auch Fahrzeuge mit höchst unterschiedlichen Fahrzeugmaßen und Fahrzeuggewichten bereitzustellen.
Eine besondere Problematik ergibt sich hierbei infolge verschiedener Räder- und Achsvarianten hinsichtlich der Fahrzeugstandhöhen, welche beispielsweise bei sportlichen Coupés und SUVs innerhalb einer Fahrzeugbaureihe ersichtlicherweise höchst unterschiedlich sein können.
Die unterschiedlichen Fahrzeugstandhöhen führen dabei wiederum zu unterschiedlichen Höhenlagen bestimmter Strukturbauteile der Fahrzeugstruktur, welche beispielsweise im Falle einer Kollision des Kraftwagens unter Ausbildung entsprechender Lastpfade aktiviert werden müssen. Bei einem dieser Bauteilbereiche der Fahrzeugstruktur handelt es sich beispielsweise um die Strukturbauteile der Hauptlängsträgerebene im Bereich des Fahrzeughecks, an welcher üblicherweise eine Biegeträgerstruktur des hinteren Stoßfängers abgestützt ist. Hierbei ist üblicherweise ein in Fahrzeugquerrichtung und horizontal verlaufender Biegequerträger vorgesehen, welcher unter Vermittlung jeweiliger Energieabsorptionselemente, sogenannter Crashboxen, an den Hauptlängsträgern der Fahrzeugstruktur abgestützt ist.
Infolge der unterschiedlichen Fahrzeugstandhöhen beziehungsweise der damit einhergehenden unterschiedlichen Höhenlagen von Strukturbauteilen der Fahrzeugstruktur, im vorliegenden Fall insbesondere der variierenden Höhenlagen der Hauptlängsträger, kommt es somit zu einer unterschiedlichen Höhenposition der Biegeträgerstruktur.
Insbesondere bei Heckkollisionen von Fahrzeugen mit hoher Fahrzeugstandhöhe kann es hierbei aufgrund geringer oder gar keiner Überdeckung mit einer Crashbarriere, also beispielsweise mit einem Unfallpartner oder einem Hindernis, dazu kommen, dass die Biegeträgerstruktur ganz oder teilweise unterfahren wird und zumindest nicht vollständig in erwünschter Weise wirkt, was beispielsweise zu erhöhten Intrusionen im Bereich des Fahrzeughecks führt, wenn nicht anderweitige, zum Teil äußerst teure Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Hierbei kann es insbesondere zu einer Rotation der Biegeträgerstruktur um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse kommen, die zu dem besagten Versagen im Bereich des Fahrzeughecks führen kann.
Um ein derartiges Versagen zu vermeiden, ist es aus der DE 10 2006 019 653 B4 bereits bekannt, ein Energieabsorptionselement zur Abstützung des jeweiligen Biegequerträgers vorzusehen, welches ein Längselement in Form eines Strangpressprofils mit mehreren Hohlkammern umfasst. Das Strangpressprofil weist dabei jeweilige Stützbereiche zur Abstützung auf Seiten des Stoßfängerquerträgers einerseits und auf Seiten des Rohbaustrukturelements andererseits auf. Überdies umfasst diese Energieabsorptions-Baueinheit ein Verstärkungselement in Form eines im Querschnitt rechteckförmigen Rohrstücks auf, welches in eine der Hohlkammern des Strangpressprofils eingesteckt ist und hierdurch das Energieabsorptionselement verstärkt.
Weiterhin ist es aus der DE 10 2004 014 047 A1 bereits bekannt, jeweilige Energieabsorptionselemente beziehungsweise Crashboxen einer Biegeträgerstruktur schräg nach hinten oben ansteigend auszubilden, um hierdurch den Stoßfängerquerträger höher zu positionieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energieabsorptions-Baueinheit für einen Kraftwagen sowie ein Energieabsorptionselement und ein Verstärkungselement für eine derartige Energieabsorptions-Baueinheit zu schaffen, mittels welchen auf einfache und kostengünstige Weise eine hochwirksame, verbesserte Aufnahme von Aufprallkräften, welche über Stoßfängerquerträger in die jeweilige Energieabsorptions-Baueinheit eingeleitet werden, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energieabsorptions-Baueinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Energieabsorptionselement und ein Verstärkungselement mit den Merkmalen der Patentansprüche 6 beziehungsweise 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die erfindungsgemäße Energieabsorptions-Baueinheit für einen Kraftwagen umfasst ein Energieabsorptionselement mit einem Längselement, welches jeweilige Stützbereiche zur Abstützung auf Seiten eines Stoßfängerquerträgers und auf Seiten eines Rohbaustrukturelements umfasst. Überdies umfasst die Energieabsorptions-Baueinheit ein Verstärkungselement, durch welches das Energieabsorptionselement verstärkt ist. Um nun zu erreichen, dass es insbesondere bei Kraftwagen mit einer hohen Fahrzeugstandhöhe bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung mit einer Crashbarriere und einer damit einhergehenden Kollision, bei welcher sich beispielsweise der Stoßfängerquerträger und die Barriere nicht oder nicht vollständig in ihrer Höhenerstreckung überdecken, ist erfindungsgemäß das Verstärkungselement außenseitig des Längselements angeordnet und mit jeweiligen, an seinen Enden vorgesehenen Stützbereichen so von den korrespondierenden Stützbereichen des Längselements beabstandet, dass sich mittels des Verstärkungselements eine zusätzliche Abstützung realisieren lässt, so dass es beispielsweise zu keiner übermäßigen Rotation oder zu einem übermäßigen Einknicken oder dergleichen Deformieren im Bereich des Energieabsorptionselements kommen kann. Durch das außenseitig in Abstand zu dem Längselement des Energieabsorptionselements angeordneten Verstärkungselement wird somit eine zusätzliche Momentenaufnahme geschaffen, mittels welcher ein Moment, welches insbesondere durch eine zumindest nicht vollständige Überdeckung einer Barriere beziehungsweise eines Hindernisses mit dem Stoßfängerquerträger entsteht, in vorteilhafter Weise aufgenommen. Wird demzufolge beispielsweise ein Stoßfängerquerträger ganz oder teilweise unterfahren, so kann mittels des Verstärkungselements ein hierdurch insbesondere in das Energieabsorptionselement eingeleitetes Moment in vorteilhafter Weise durch das Verstärkungselement aufgenommen beziehungsweise abgestützt werden. Das Verstärkungselement ist dabei insbesondere im Bereich und Abstand unterhalb des zugeordneten Längselements des Energieabsorptionselements angeordnet.
Das erfindungsgemäße Verstärkungselement hat dabei infolge seiner außenseitigen Befestigung den großen Vorteil, dass dieses lediglich bei Kraftwagen zum Einsatz kommt, welche beispielsweise eine entsprechend hohe Fahrzeugstandhöhe haben. Somit ist durch die vorliegende Energieabsorptions-Baueinheit eine modulare Lösung geschaffen, bei welcher beispielsweise ein einheitliches Energieabsorptionselement und ein einheitliches Längselement verwendet werden können, und bei welcher je nach Bauvariante des jeweiligen Fahrzeugs innerhalb einer gesamten Fahrzeugbaureihe die entsprechende Energieabsorptions-Baueinheit mit einem Verstärkungselement ausgestattet wird oder nicht. So können beispielsweise insbesondere auch Fahrzeuge mit einer dritten Sitzreihe oder mit einem Elektroantrieb beziehungsweise mit Hochvoltkomponenten mit dem Verstärkungselement ausgestattet werden, wenn dies der Sicherheit dient, wohingegen bei Fahrzeugen, welche beispielsweise ohnehin aufgrund ihrer geringeren Fahrzeugstandhöhe ein günstiges Unfallverhalten haben, auf derartige Maßnahmen verzichtet werden kann, um Gewicht und Kosten einzusparen.
Das zusätzliche Bauteil in Form des Verstärkungselements sorgt außerdem für eine möglichst hohe Kraftaufnahme der jeweiligen Energieabsorptionselemente und der dahinter liegenden Rohbaustrukturen, insbesondere Längsträgerstrukturen in axialer Richtung, und schafft eine zusätzliche Mehrkammer-Struktur zur Erhöhung der Energieaufnahme. Die vorliegende Energieabsorptions-Baueinheit kann dabei sowohl im Bereich des Fahrzeughecks als auch im Bereich der Fahrzeugfront eines Kraftwagens zum Einsatz kommen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement wenigstens einen Schenkel aufweist, über welchen er mit dem Längselement des Energieabsorptionselements verbunden ist. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Verstärkungselement hingegen zumindest über einen Längenbereich einen U-förmigen Querschnitt mit zwei jeweiligen Schenkeln auf, über welche das Verstärkungselement mit dem Längselement des Energieabsorptionselements verbunden ist. Die beschriebenen Schenkel tragen dabei in besonders vorteilhafter Weise zur Energieabsorption bei und können durch geeignete Ausgestaltung so eingestellt werden, dass ein entsprechendes Energieabsorptionsvermögen erreicht wird. So können beispielsweise Sicken, Aussparungen oder dergleichen genutzt werden, um das Verstärkungselement einzustellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verstärkungselement mit seinem Stützbereich auf Seiten des Stoßfängerquerträgers unmittelbar an diesem abgestützt ist und mit seinem Stützbereich auf Seiten des Rohbaustrukturelements, insbesondere auf Seiten der jeweiligen Längsträgerstruktur, in einem Abstand zu einem Gegenelement, beispielsweise zu einer Halteplatte des Energieabsorptionselements, endet. Durch die unmittelbare Abstützung auf Seiten des Stoßfängerquerträgers können dabei die in den Stoßfängerquerträger eingeleiteten Kräfte möglichst früh aufgenommen werden. Durch den Abstand zwischen dem Stützbereich auf Seiten des Rohbaustrukturelements und dem zugehörigen Gegenelement, beispielsweise der Halteplatte, wird insbesondere im Crashfall die zuerst beaufschlagte Seite des Querträgers der Stoßfängerquerträgerstruktur gegen eine ansonsten aus einem ungünstigen Überdeckungsverhältnis zwischen dem Stoßfängerquerträger und einer Barriere resultierenden Verdrehung abgestützt, und dadurch die Krafteinleitung möglichst frühzeitig axial in das rohbauseitige Gegenelement eingeleitet, wobei die Größe und Richtung der eingeleiteten Kraft mittels des einstellbaren Abstandes zwischen Stützbereichen des Verstärkungselements auf Seiten des Rohbaustrukturelements und dem zugehörigen Gegenelement einstellbar ist, wodurch die Gesamtdeformation der Fahrgastzelle in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung aufgrund der geringeren Neigung zum Verdrehen beziehungsweise Ausknicken der Rohbaustrukturelemente reduziert wird.
Schließlich hat es sich des Weiteren als vorteilhaft gezeigt, wenn der Stoßfängerquerträger nahe seines unteren Endes, insbesondere eines Flansches, durch den zugeordneten Stützbereich des Verstärkungselements abstützbar ist. Hierdurch können infolge der geringen Überdeckung zwischen dem Stoßfängerquerträger und einer Barriere entstehende Rotationskräfte nochmals auf verbesserte Weise aufgenommen werden.
Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Energieabsorptions-Baueinheit beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Energieabsorptionselement gemäß Anspruch 6. Dieses zeichnet sich insbesondere durch jeweilige Befestigungselemente aus, an welchen das Verstärkungselement befestigbar ist. Hierdurch kann das Energieabsorptionselement sowohl für sich genommen als auch in Kombination mit dem Verstärkungselement für die erfindungsgemäße Energieabsorptions-Baueinheit eingesetzt werden und somit in besonders vorteilhafter Weise Teil eines Baukastensystems sein, bei welchem je nach Fahrzeug einer bestimmten Fahrzeugbaureihe, insbesondere abhängig von der Fahrzeugstandhöhe, das Energieabsorptionselement alleine oder in Kombination mit dem Verstärkungselement eingesetzt werden kann.
Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Energieabsorptions-Baueinheit beziehungsweise dem Energieabsorptionselement beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise auch für das Verstärkungselement gemäß Patentanspruch 7. Dieses weist bevorzugterweise ebenfalls jeweilige Befestigungselemente auf, mittels welchen es außenseitig des Längselements des Energieabsorptionselements angeordnet werden kann. Somit ist das Verstärkungselement ebenfalls Teil eines Baukastensystems und kann dann, insbesondere zur Momentenabstützung, zum Einsatz kommen, wenn eine Energieabsorptions-Baueinheit geschaffen werden soll, bei welcher insbesondere eine geringe Überdeckung zwischen einem Stoßfängerquerträger und einer zugehörigen, auftreffenden Barriere relativ gering ist und demzufolge eine Überdrehung des Stoßfängerquerträgers droht. Durch das erfindungsgemäße Verstärkungselement kann in vorteilhafter Weise eine derartige Rotation unterbunden werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 eine Perspektivansicht auf den Heckbereich eines Personenkraftwagens, bei welcher ein Stoßfängerquerträger über zwei jeweilige Energieabsorptions-Baueinheiten an zugehörigen Rohbaustrukturelementen des Kraftwagens befestigt und abgestützt ist, wobei jede der Energieabsorptions-Baueinheiten ein Energieabsorptionselement und ein unterseitig davon angeordnetes Verstärkungselement, welches außenseitig eines Längselements des korrespondierenden Energieabsorptionselements befestigt und zumindest über einen Längenbereich im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist;
2 eine Seitenansicht auf eine der beiden Energieabsorptions-Baueinheiten gemäß 1;
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Stoßfängerquerträgers und jeweiliger Energieabsorptionselemente zur Abstützung an korrespondierenden Rohbaustrukturelementen des Kraftwagens, wobei die jeweiligen Verstärkungselemente zur Verstärkung der korrespondierenden Energieabsorptionselemente beziehungsweise zur Schaffung der jeweiligen Energieabsorptions-Baueinheiten separat dargestellt sind;
4 eine schematische Schnittansicht durch die Anordnung des Stoßfängerquerträgers an einem korrespondierenden Rohbaustrukturelement in Form eines hinteren Hauptlängsträgers des Kraftwagens unter Vermittlung einer der beiden Energieabsorptions-Baueinheiten, welche durch das zugehörige Energieabsorptionselement und das korrespondierende Verstärkungselement gebildet sind;
5 diverse Schnitte durch die Anordnung des Stoßfängerquerträgers sowie der jeweiligen Energieabsorptions-Baueinheiten an der Heckstruktur des Personenkraftwagens;
6 eine weitere Perspektivansicht auf die Anordnung des Stoßfängers an der Heckstruktur des Personenkraftwagens unter Vermittlung der beiden Energieabsorptions-Baueinheiten, wobei ein Kraftfluss beziehungsweise jeweilige Lastpfade bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung infolge eines Heckaufpralls eines Hindernisses angedeutet ist beziehungsweise sind; und in
7 eine Seitenansicht auf die Anordnung des Stoßfängerquerträgers an der Heckstruktur des Personenkraftwagens unter Vermittlung der jeweiligen Energieabsorptions-Baueinheiten, wobei abermals ein Kraftfluss beziehungsweise jeweilige Lastpfade bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung mittels einer Barriere angedeutet sind.

In 1 ist in einer Perspektivansicht ausschnittsweise ein Kraftwagenheck einer Karosserie eines Personenkraftwagens dargestellt. Im vorliegenden Fall handelt es sich beispielsweise um ein SUV oder um einen Van mit entsprechend großer Fahrzeugstandhöhe.
Im Bereich des Fahrzeughecks ist dabei ein Stoßfängerquerträger 10 erkennbar, welcher über zwei im Weiteren noch näher erläuterte Energieabsorptions-Baueinheiten 12 rohbauseitig befestigt und abgestützt ist.
In Zusammenschau der 2 und 3 soll nun im Weiteren der konkrete Aufbau der jeweiligen Energieabsorptions-Baueinheit 12 erläutert werden.
Wie zunächst aus 3 in einer entsprechenden Perspektivdarstellung erkennbar ist, umfasst jede der Energieabsorptions-Baueinheiten 12 jeweils ein Energieabsorptionselement 14, welches als zentrales Bauteil ein kastenförmiges Längselement 16 umfasst, welches sich zumindest im Wesentlichen horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
Wie aus insbesondere 2 in einer Seitenansicht der Energieabsorptions-Baueinheit 12 erkennbar ist, weist das Längselement 16 auf Seiten des Stoßfängerquerträgers 10 einen hinteren Stützbereich 18 und auf Seiten eines im Weiteren noch näher erläuterten Rohbaustrukturelements 20 einen vorderen Stützbereich 22 auf. Nach hinten hin ist der Stützbereich 18 des Längselements 16 direkt mit dem Stoßfängerquerträger 10 verbunden, beispielsweise über eine Schweißverbindung oder dergleichen. Nach vorne hin erfolgt die Verbindung des Stützbereichs 22 des Längselements 16 mit dem Rohbaustrukturelement 20 unter Vermittlung eines Gegenelements 24, welches im vorliegenden Fall als Anschraubplatte ausgebildet ist. Das Längselement 16 ist im vorliegenden Fall als Kastenprofil aus mehreren Blechschalenelementen zusammengesetzt. Hier sind allerdings auch Strangpressprofile, Rohre, Gussbauteile oder andere Bauteile, insbesondere aus entsprechenden Metalllegierungen, denkbar. Zudem ist es ebenso denkbar, jeweilige Teile aus Kunststoff zu gestalten.
Wie nun insbesondere aus 3 erkennbar ist, umfasst jede der Energieabsorptions-Baueinheiten 12 neben dem jeweiligen Energieabsorptionselement 14 auch ein Verstärkungselement 26, welches in 3 jeweils separat dargestellt ist. Dieses Verstärkungselement 26 ist vorliegend als Blechschalenbauteil mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt ausgebildet und umfasst jeweilige Schenkel 28 über welche das Verstärkungselement 26 mit dem korrespondierenden Längselement 16 des Energieabsorptionselements 14 verbindbar beziehungsweise verbunden ist. Die Schenkel 28 sind dabei so voneinander beabstandet, dass diese außenseitig einer jeweils korrespondierenden Außenwand 32 des jeweiligen Längselements 16 anliegen. Dabei weist das Verstärkungselement 26 vorliegend eine Mehrzahl von Befestigungsstellen, Befestigungselementen 34 oder dergleichen auf, über welche das Verstärkungselement 26 mit dem korrespondierenden Längselement 16 verbunden werden kann. Dabei sind natürlich verschiedene Befestigungsarten wie Schweißen, Schrauben, nieten oder dergleichen denkbar.
Das jeweilige Verstärkungselement 26 umfasst einen hinteren Stützbereich 36, welcher - wie dies insbesondere in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist - an den Konturverlauf des Stoßfängerquerträgers 10 auf dessen dem Verstärkungselement 26 zugewandten Seite angepasst ist. Hierbei liegt der Stützbereich 36 des Verstärkungselements 26 im verbauten Zustand zumindest im Wesentlichen an dem Stoßfängerquerträger 10 an. Hierbei ist eine großformatige Abstützung von Vorteil.
Weiterhin umfasst das Verstärkungselement 26 einen vorderen Stützbereich 38, welcher im vorliegenden Fall dem Gegenelement 24 in Form der Anschraubplatte zugewandt ist. Dieser Stützbereich 38 kann jedoch in einem Abstand A_x zu dem Gegenelement 24 in Form der Anschraubplatte enden, wobei die Funktion dieses Abstandes A_x im Weiteren noch näher erläutert werden wird.
In Zusammenschau mit 4, welche äußerst schematisch die Anordnung des Stoßfängerquerträgers 10 an der Heckstruktur des Personenkraftwagens unter Vermittlung der jeweiligen Energieabsorptions-Baueinheit 12 zeigt, ist erkennbar, dass eine Unterseite 40 des Verstärkungselements 26 in einem Abstand a zu einer unteren Wand 42 des Längselements 16 des entsprechenden Energieabsorptionselements 14 verläuft. Das Verstärkungselement 26 bildet hierbei eine Hohlkammer 46 mit der unteren Wand 42 des Längselements 16 aus, sodass insgesamt eine Energieabsorptions-Baueinheit 12 mit der Hohlkammer 46 und einer Hohlkammer 44 - gebildet durch das Profil des Längselements 16 - geschaffen ist.
In 4 ist zudem schematisch angedeutet, dass der Stoßfängerquerträger 10 ebenfalls zweiteilig ausgebildet ist mit einem hinteren, im Wesentlichen als Schließteil ausgebildeten Bauteil 50 und einem vorderen Bauteil 48, welches im Wesentlichen eine Schalenform aufweist. Beide Bauteile 48, 50 können beispielsweise aus einem Metallblech hergestellt sein und üblicherweise an entsprechenden Flanschen 54 gefügt sein, um den als Kastenprofil beziehungsweise Trägerprofil gestalteten Stoßfängerquerträger 10 zu bilden.
In 4 ist überdies das Rohbaustrukturelement in Form eines jeweiligen Hauptlängsträgers 20 angedeutet, an welchem die jeweils seitlich zugeordnete Energieabsorptions-Baueinheit 12 unter Vermittlung des korrespondierenden Gegenelements 24 (Anschraubplatte) sowie unter Vermittlung eines weiteren Flanschelements 21, welches in den zugehörigen Hauptlängsträger 20 eingeschuht und mit diesem verbunden ist, befestigt ist. Demzufolge verläuft die Energieabsorptions-Baueinheit 12 in Verlängerung des korrespondierenden Hauptlängsträgers in Fahrzeuglängsrichtung in etwa horizontal nach hinten. Schließlich ist in Zusammenschau der 3 und 4 auch erkennbar, dass der Stoßfängerquerträger 10 nahe seines unteren Endes, insbesondere im Bereich des Flansches 54, zwischen den beiden Bauteilen 48, 50 durch den zugeordneten Stützbereich 36 des Verstärkungselements 26, insbesondere der Unterseite 40 des Verstärkungselements 26, nach vorne hin abgestützt ist.
In 5 sind insgesamt fünf ausschnittsweise Schnittansichten der Anordnung der Energieabsorptions-Baueinheit 12 am entsprechenden Kraftwagenheck in jeweiligen, sich in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Schnittansichten dargestellt, wobei diese Schnittansichten an unterschiedlichen Positionen bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) dargestellt sind. Die Darstellung oben links zeigt dabei eine Schnittansicht in Fahrzeugmitte des Kraftwagens, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung). Die Darstellung oben rechts zeigt eine Schnittansicht bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung kurz vor einer der beiden Energieabsorptions-Baueinheiten 12.
Die drei unteren Darstellungen zeigen jeweilige Schnittansichten im Bereich einer der Energieabsorptions-Baueinheiten 12, wobei diese bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung unterschiedliche Stellen der Schnittansichten zeigen. Demzufolge geben die Schnittansichten ausgehend von der Darstellung in der Mitte links, über die Mitte rechts und unten links den Verlauf durch eine der beiden Energieabsorptions-Baueinheiten 12 ausgehend von innen nach außen bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung wider (y = 450, y = 475, y = 510).
In Zusammenschau insbesondere der unteren drei Darstellungen wird nochmals deutlich, dass durch das Verstärkungselement 26 und insbesondere durch dessen Unterseite 40 eine Abstützung im Abstand a unterhalb des Längselements 16 des Energieabsorptionselements 14 geschaffen ist, über welchen der Stoßfängerquerträger 10 gegen ein Rotationsmoment im Uhrzeigersinn zusätzlich abgestützt ist, sodass das Energieabsorptionselement 14 nicht vorzeitig einknickt, abknickt oder dergleichen kollabiert. Ein derartiges Rotationsmoment entsteht insbesondere bei einer geringen Überdeckung Ü des Stoßfängerquerträgers 10 mit einer Crashbarriere 56, wie dies in 7 in einer Seitenansicht der Energieabsorptions-Baueinheit 12 am Kraftwagenheck angedeutet ist. Insbesondere entsteht ein derartiges Rotationsmoment, wenn die Überdeckung Ü weniger als die Hälfte einer Höhe H beziehungsweise einer Höhenerstreckung des Stoßfängerquerträgers 10 ist. Trifft demzufolge ein Unfallgegner, der hier durch die Crashbarriere 56 symbolisiert ist, mit seinem Stoßfänger beziehungsweise den zugehörigen Bauelementen in einer derartigen Konstellation auf den Stoßfängerquerträger 10 auf, so kann es zu dem in 7 angedeuteten Rotationsmoment R kommen, wobei dies durch die Anordnung des Verstärkungselements 26 abgefangen wird, sodass im Wesentlichen lediglich in Fahrzeuglängsrichtung wirkende, durch Pfeile 58 dargestellte Kräfte in die Rohbaustruktur des Kraftwagens eingeleitet werden, und zwar insbesondere über den jeweiligen Hauptlängsträger 20.
Aus der Darstellung von 5 ist überdies die Länge einer maximal möglichen Überdeckung Ü_mx angedeutet. Soll die maximal mögliche Überdeckung ausgenutzt werden, heißt das, dass sich das Verstärkungselement 26 nach hinten hin mit seinem Stützbereich 36 bis an den Stoßfängerquerträger 10 erstreckt und somit eine maximale Überdeckung Ü_mx zwischen der Länge der der Unterseite 40 des Verstärkungselements 26 und der unteren Längserstreckung des Längselements 16 in Fahrzeuglängsrichtung - in einer Projektion von unten betrachtet - vorliegt. Hierdurch können bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in Fahrzeuglängsrichtung am günstigsten eventuelle Kräfte aufgenommen werden. Vorliegend ist mit dem Abstand B_x in 5 eine minimale Überdeckung gezeigt.
Aus 5 unten ist ein Abstand A_x zwischen dem vorderen Stützbereich 38 des Verstärkungselements 26 beziehungsweise von dessen Unterseite 40 zum Gegenelement 24, im vorliegenden Flansch der Flanschplatte, dargestellt. Mit anderen Worten endet das Verstärkungselement 26 beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel im Abstand A_x zu dem Gegenelement 24. Außerdem kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein weiterer Abstand B_x zwischen dem hinteren Stützbereich 36 des Verstärkungselements 26 beziehungsweise von dessen Unterseite 40 zum Flansch 54 vorgesehen sein, der hier lediglich angedeutet ist. Dies bedeutet, dass - wie dies in Zusammenschau mit 6 in einer Perspektivansicht von schräg oben auf den Heckbereich der Anordnung der Energieabsorptions-Baueinheit 12 erkennbar ist - im Crashfall die zuerst beaufschlagte Energieabsorptions-Baueinheit 12 gegen eine, aus einem ungünstigen Überdeckungsverhältnis Ü mit der Crashbarriere 56, wie mit 7 in einer Seitenansicht gezeigt, resultierende Verdrehung abgestützt und dadurch die Krafteinleitung möglichst frühzeitig, axial über die jeweiligen Gegenelemente 24 auf Seiten des entsprechenden Rohbaustrukturelements 20 eingeleitet wird, wobei die Größe und Richtung der eingeleiteten Kraft mittels den variablen axialen Abständen A_x und/oder B_x einstellbar ist, wodurch die Gesamtdeformation der Fahrgastzelle in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung aufgrund geringerer Neigungen zum Verdrehen beziehungsweise Ausknicken der jeweiligen Energieabsorptions-Baueinheiten 12 sowie der jeweiligen Rohbaustrukturen reduziert wird. Durch die axialen Abständen A_x und/oder B_x wird somit beeinflusst, zu welchem Zeitpunkt das Verstärkungselement 26 mit dem Gegenelement 24 einerseits und dem Flansch 54 des Stoßfängerquerträgers 10 andererseits in Kontakt kommt. Die axialen Abstände A_x und/oder B_x können dabei gegebenenfalls auch Null sein, mithin also das Verstärkungselement 26 mit dem Gegenelement 24 einerseits und dem Flansch 54 des Stoßfängerquerträgers 10 andererseits bereits ohne unfallbedingte Kraftbeaufschlagung in Kontakt bzw. verbunden sein. Vorliegend ist mit dem Abstand B_x in 5 eine minimal notwendige Überdeckung gezeigt, da die Unterseite 40 des Verstärkungselements 26 jedenfalls zu einem Teil unter den Stoßfängerquerträger 10 reichen soll, weil sonst keine Kraftbeaufschlagung im Crashfall zustande kommen kann.
Insgesamt ist somit erkennbar, wie ein Baukastensystem geschaffen ist, bei welchem die jeweiligen Energieabsorptionselemente mittels der Verstärkungselemente zu jeweiligen Energieabsorptions-Baueinheiten ergänzt werden können, falls dies die jeweilige Fahrzeugstandhöhe des entsprechenden Fahrzeugs erfordert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006019653 B4 [0007]
DE 102004014047 A1 [0008]

Claims

Energieabsorptions-Baueinheit (12) für einen Kraftwagen, mit einem Energieabsorptionselement (14), welches ein Längselement (16) mit jeweiligen Stützbereichen (22) zur Abstützung des Längselements (16) auf Seiten eines Stoßfängerquerträgers (10) einerseits und auf Seiten eines Rohbaustrukturelements (20) des Kraftwagens andererseits umfasst, und mit einem Verstärkungselement (26), durch welches das Energieabsorptionselement (14) verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (26) außenseitig des Längselements (16) angeordnet ist und an seinen Enden jeweilige Stützbereiche (36, 38) umfasst, über welche das Verstärkungselement (26) bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in einem Abstand (a) zu den jeweiligen Stützbereichen (22) des Längselements (16) auf Seiten des Stoßfängerquerträgers (10) einerseits und auf Seiten des Rohbaustrukturelements (20) des Kraftwagens andererseits abstützbar ist.
Energieabsorptions-Baueinheit (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (26) wenigstens einen Schenkel (28) aufweist, über welchen es mit dem Längselement (16) des Energieabsorptionselements (14) verbunden ist.
Energieabsorptions-Baueinheit (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (26) zumindest über einen Längenbereich im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist mit zwei jeweiligen Schenkeln (28), über welchen es mit dem Längselement (16) des Energieabsorptionselements (14) verbunden ist.
Energieabsorptions-Baueinheit (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (26) mit seinem Stützbereich (36) auf Seiten des Stoßfängerquerträgers (10) und/oder mit seinem Stützbereich (28) auf Seiten des Rohbaustrukturelements (20) des Kraftwagens in einem Abstand (A_x, B_x) zu einem Gegenelement (24), insbesondere einer Halteplatte des Energieabsorptionselements (14), endet.
Energieabsorptions-Baueinheit (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßfängerquerträger (10) nahe seines unteren Endes, insbesondere eines Flansches, durch den zugeordneten Stützbereich (36) des Verstärkungselements (26) abstützbar ist.
Energieabsorptionselement (14) für eine Energieabsorptions-Baueinheit (12) für einen Kraftwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ein Längselement (16) mit jeweiligen Stützbereichen (22) zur Abstützung des Längselements (16) auf Seiten eines Stoßfängerquerträgers (10) einerseits und auf Seiten eines Rohbaustrukturelements (20) des Kraftwagens andererseits umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement (14) jeweilige Befestigungselemente (34) aufweist, an welchen ein Verstärkungselement (26) befestigbar ist, welches außenseitig des Längselements (16) anordenbar ist und an seinen Enden jeweilige Stützbereiche (36, 38) umfasst, über welche das Verstärkungselement (26) in einem Abstand (a) zu den jeweiligen Stützbereichen (22) des Längselements (26) auf Seiten des Stoßfängerquerträgers (10) einerseits und auf Seiten des Rohbaustrukturelements (20) des Kraftwagens andererseits abstützbar ist.
Verstärkungselement (26) für eine Energieabsorptions-Baueinheit (12) für einen Kraftwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (26) jeweilige Befestigungselemente (34) aufweist, mittels welchen es außenseitig des Längselements (16) anordenbar ist.