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Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur
an Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aufgrund der seit langem bekannten
Tatsache, dass bei einer Frontalkollision eines Fußgängers mit
einem PKW der Fußgänger vornehmlich
mit dem Oberkörper
bzw. dem Kopf auf die Frontklappe und/oder angrenzende Karosserieteile,
wie Kotflügel aufschlägt und daraus
folgend sich beträchtliche
Körperschäden zuziehen
kann, hat die fahrzeugherstellende Industrie umfangreiche Anstrengungen
unternommen, diesem Mißstand
zu begegnen, um wenigstens die Körperschäden aus
einem eventuellen Zusammenstoß zwischen
Fußgänger und
Kraftfahrzeug zu minimieren.
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Diese Anstrengungen konzentrieren
sich im Wesentlichen auf die relativ steifen Abschnitte der Frontklappe
und der Kotflügel
nahe der Anschlußfuge
derselben.
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Danach ist es zum einen bekannt,
sowohl die Frontklappe als auch die Kotflügel mittels sogenannter energieabsorbierenden
Elemente abzustützen. Solche
Elemente können
beispielsweise durch seitlich offene U-Profile gebildet sein, die
im Falle einer vertikalen Kraft geeignet sind zusammengepreßt zu werden,
wodurch wiederum ein energieabsorbierender Deformationsweg geschaffen
wird (
DE 29 22 893 C2 ).
Ebenso ist es bekannt, abstützende
Deformationsglieder in Form von bauchig ausgeformten oder ausgebogenen
Blechen vorzusehen, die ihrerseits im Falle einer vertikalen Kraft
durch Nachgeben und nachfolgendes Abknicken bzw. Zusammenpressen den
benötigten
Deformationsweg freigeben (
DE
29 34 060 A1 ;
DE
30 47 969 C2 ). Als nachteilig an diesen Lösungen ist
herauszustellen, dass aufgrund der besonderen Ausbildung der Deformationsglieder
der Deformationsweg relativ gering bemessen und demgemäß die Energieabsorption
in unerwünschter
Weise schlagartig und in voller Stärke eintritt.
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Ferner werden durch die
JP 11180350 A gattungsgemäße Lösungen vorgeschlagen,
die ihrerseits im Bereich der Kotflügel gegebenenfalls zu einem
Längsträger beabstandete
vertikale Flansche vorsehen, die bei vertikaler Krafteinwirkung
die vorhandene Beabstandung überwinden
und gegebenenfalls nachfolgend mit dem Längsträger in Wirkverbindung treten
und dann abknicken sollen. Als nachteilig ist auch hier herauszustellen,
dass diese Lösung
zum einen nur bei relativ großem
Deformationsweg zufriedenstellende Ergebnisse in Form einer ausreichenden
Energieabsorption liefern kann und zum anderen die Gegenkräfte, die
auf den Fußgänger wirken,
wenn der vertikale Flansch in Wirkverbindung mit dem Längsträger tritt,
sich im Wesentlichen schlagartig erhöhen. Des Weiteren ist dieser
Druckschrift eine seitlich auskragende Frontklappe zu entnehmen,
die ihrerseits lediglich durch Abknicken in den vorhandenen freien
Deformationsweg Energie absorbieren soll. Ein wirkungsvoller Effekt
wird diesbezüglich
jedoch bezweifelt.
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Der
JP 11198861 A ist eine Frontklappe zu entnehmen,
die sich ihrerseits mittels eines nahezu vertikal angeordneten Flansches
auf einem starren Auflagesattel des Kotflügels abstützt. Infolge der bereits erwähnten vertikalen
Kraft auf besagte Frontklappe soll der Flansch nach innen abknicken
und Deformationsweg freigeben. Die anfangs auf den Fußgänger einwirkende
Kraft wird als erheblich eingeschätzt und verhindert nicht wirkungsvoll
schwerwiegende Verletzungen desselben. Demgemäß ist auch hier zu bezweifeln,
dass maßgebliche
Effekte bezüglich
einer kontinuierlichen Energieabsorption zu verzeichnen sind. Fernerhin
wird der vorhandene Deformationsweg ebenfalls als ausgesprochen
gering eingeschätzt.
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Eine weitere als kompliziert und
aufwendig einzuschätzende
Lösung
gemäß
DE 27 11 339 C3 sieht
unter Beachtung einer horizontalen und vertikalen Kraftkomponente
auf die Frontklappe ein horizontalen Ausweichen derselben in Richtung
der Fahrgastzelle, einhergehend mit einem Abheben derselben vor,
um den Deformationsweg insbesondere im hinteren Bereich der Frontklappe
zu erhöhen,
wo mit großer
Wahrscheinlichkeit mit dem Auftreffen des Kopfes des Fußgängers zu
rechnen ist. Eine ähnliche Lösung ist
der
EP 0 926 018 A1 zu
entnehmen, die ihrerseits ein aktives System in Form eines im Frontbereich
des Kraftfahrzeugs angeordneten Sensors vorsieht, der mit Mitteln
zum Heben der Frontklappe in Verbindung steht.
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Schlußendlich ist es aus der
DE 44 01 023 C1 bekannt,
den Kotflügel
mittels einem schräg
nach innen weisenden Endflansch auf einem Auflagesattel des Radeinbaus
abzustützen.
Durch diese Maßnahme
wird sicherlich das Abknicken oder Einknicken desselben, einhergehend
mit der Realisierung eines Deformationsweges unterstützt. Jedoch
muß auch hier
als nachteilig eingeschätzt
werden, dass eine schonende kontinuierliche Energieabsorption kaum realisierbar
ist.
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Hier setzt die nachfolgend beschrieben
Endung an.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
gattungsgemäße Vorbaustruktur
an Kraftfahrzeugen zu schaffen, die in Verbesserung des Standes
der Technik eine im Falle eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger bei
Realisierung eines größtmöglichen
Deformationsweges eine kontinuierliche und für den Fußgänger schonendere Energieabsorption
gewährleistet.
Weiterhin soll diese Lösung
einfach in der Bauweise und kostengünstig sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass
die Kotflügel und/oder
die Frontklappe im Bereich ihrer Anschlußfuge derart energieabsorbierend
ausgebildet sind, dass infolge eines Fußgängeraufpralls und der daraus
resultierenden Vertikalkräfte "F" auf einen oder beide Kotflügel und/oder
die Frontklappe die Energieabsorption in definierten und qualitativ
sich unterscheidenden Abstufungen erfolgt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist an der Innenkontur der Kotflügel, einen frei auskragenden
Kotflügelbereich
realisierend, jeweils ein in einem bestimmten Winkel "α" schräg nach innen weisendes Stützblech
angebunden, welches sich am Längsträger abstützt und
mit diesem fest verbunden ist.
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Ferner weisen die Kotflügel im Bereich
der Anschlußfuge
zur Frontklappe einen abgestellten, nach innen weisenden freien
Anstellflansch geringer Ausdehnung auf. Der nach innen weisende
freie Anstellflansch geringer Ausdehnung ist dabei nahezu vertikal
angeordnet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung sieht vor, dass die Frontklappe sich aus einem Außenteil
und einem Innenteil, welche ihrerseits ein im Querschnitt geschlossenes
Hohlprofil ausbilden, zusammensetzt, wobei das Außenteil
im Bereich der Anschlußfuge
zum Kotflügel
einen minimierten und nahezu vertikal angeordneten Flanschabschnitt
aufweist, der in einen um einen bestimmten Winkel "β" schräg nach innen abgewinkelten
Verbindungsabschnitt übergeht
und weiter mittels eines zum Längsträger weisenden
Verbindungsflansches mit dem Innenteil fest verbunden ist.
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Gemäß einer erfinderischen Fortbildung
ist die Frontklappe respektive der Verbindungsflansch so ausgebildet,
dass bei einer vertikalen Kraftkomponente "F" und
einer daraus resultierenden fortschreitenden Deformation der Frontklappe
sich der Verbindungsflansch auf dem Längsträger abstützt. Des Weiteren ist das Innenteil
der Frontklappe derart profiliert ausgebildet, dass es bei einer
vertikalen Kraftkomponente "F" und fortschreitender
Deformation der Frontklappe am Längsträger vorbei
nach innen ausweichen kann.
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Schließlich wird noch als erfindungsgemäß angesehen,
dass der Winkel "α" des schräg nach innen
weisenden Stützblechs
des Kotflügels
und/oder der Winkel "β" des schräg nach innen
weisenden Verbindungsabschnittes der Frontklappe in Abhängigkeit von
verwendeten Blechdicken und/oder -materialien und/oder vom vorhandenem
Deformationsweg "X" bezüglich vorgewählter Aufschlagkräfte in Grenzen variabel
einstellbar sind.
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Die vorgeschlagene Anordnung hat
im Hinblick auf bekannte Vorbaustrukturen den wesentlichen Vorteil,
dass die Energieabsorption über
den gesamten zur Verfügung
stehenden Deformationsweg "X" in definierten Abstufungen
und für
den Fußgänger relativ
schonend erfolgt, nämlich
derart, dass Anfangs die Energieabsorption gering ausfällt und nachfolgend
in besagten Abstufungen gesteigert wird, wobei in Abhängigkeit
vom Aufschlagpunkt entweder nur ein Kotflügel oder die Frontklappe oder beide
in Kombination wirken.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 die
Seitenansicht des Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs,
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2 den
Schnitt I-I nach 1,
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3 den
Schnitt I-I zum Zeitpunkt der Einwirkung einer vertikalen Kraftkomponente "F" auf die Frontklappe und den Kotflügel im Bereich
der Anschlußfuge
beider Bauteile.
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1 zeigt
in einer schematisch Seitenansicht den Vorderbau eines Kraftfahrzeugs
mit einer den Motorraum abdeckenden Frontklappe 1, an die sich
beidseitig jeweils ein vorderer Kotflügel 2 anschließt, wobei
Frontklappe 1 und Kotflügel 2 im
Bereich einer Anschlußfuge 3 um
einen bestimmten Betrag voneinander beabstandet sind.
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Wie bereits oben dargetan, schlägt ein Fußgänger bei
einer Frontalkollision mit einem PKW vornehmlich mit dem Oberkörper bzw.
dem Kopf auf die Frontklappe und/oder angrenzende Karosserieteile, wie
Kotflügel
auf und zieht sich im Regelfall beträchtliche Körperschäden zu. Um solchen schwerwiegenden
Körperschäden zu begegnen
ist es zwar bekannt, den Vorderbau energieabsorbierend auszugestalten
und einen möglichst
langen Deformationsweg "X" vorzusehen, jedoch
betreffen derartige Lösungen im
Wesentlichen energieabsorbierende Maßnahmen, die schlagartig und
mit relativ hoher Intensität auf
den Fußgänger einwirken.
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Demgegenüber sind erfindungsgemäß die Kotflügel 2 und
die Frontklappe 1 im Bereich ihrer Anschlußfuge 3 derart
energieabsorbierend ausgebildet, dass infolge eines Fußgängeraufpralls
und der daraus resultierenden Vertikalkräfte "F" auf
einen oder beide Kotflügel 2 und/oder
die Frontklappe 1 die Energieabsorption in definierten
und qualitativ sich unterscheidenden Abstufungen erfolgt.
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Gem. 2 und 3 ist danach an der Innenkontur 4 der
Kotflügel 2 (Vorliegend
ist der linke vordere Kotflügel 2 gezeigt.),
einen frei auskragenden Kotflügelbereich 2" realisierend,
wenigstens ein in einem bestimmten Winkel "α" schräg nach innen
weisendes Stützblech 5 aus
verformbaren Stahl oder Leichtmetall angebunden, welches sich an
einem Längsträger 6 abstützt und
mit diesem fest verbunden, vorliegend mittels mechanischer Verbindungsmittel 7 in
Form von Schrauben verschraubt ist. Die Anbindung des Stützbleches 5 am
Kotflügel 2 stellt im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine an sich bekannte Klebstoffverbindung 8 dar.
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Denkbar ist es jedoch auch, statt
Stahl- oder Leichtmetallblech, Kunststoffe zu verwenden, die sowohl
der erforderlichen Stützfunktion
als auch einer energieabsorbierenden Funktion durch Biegung infolge
einer von außen
wirkenden Kraft "F" gerecht werden können.
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Im Bereich der Anschlußfuge 3 zur
Frontklappe 1 hin verfügt
der Kotflügel 2 respektive
der auskragende Kotflügelbereich 2' über einen
abgestellten und nach innen weisenden freien Anstellflansch 9 geringer
Ausdehnung. Dieser Anstellflansch 9 dient im Wesentlichen
der Profilerstellung und demgemäß der Erzielung
einer erforderlichen Längssteifigkeit
des auskragenden Kotflügelbereiches 2' sowie in gemeinsamer
Anschauung mit dem korrespondierenden Bereich der Frontklappe 1 der Erzielung
einer qualitätsgerechten
Anschlußfuge 3. Wie
in den 2 und 3 weiter gezeigt, ist der
Anstellflansch 9 nahezu vertikal angeordnet.
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Fernerhin ist den 2 und 3 die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Frontklappe 1 zu entnehmen.
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Diese setzt sich aus einem Außenteil 10 und einem
Innenteil 11 zusammen, welche ihrerseits ein im Querschnitt
geschlossenenes Hohlprofil 12 ausbilden. Das Außenteil 10 weist
dabei im Bereich der Anschlußfuge 3 zum
Kotflügel 2 hin
einen minimierten, d.h. wenige Millimeter sich vertikal nach unten
ausdehnenden Flanschabschnitt 13 auf, der seinerseits in
einen um einen bestimmten Winkel "β" schräg nach innen
abgewinkelten Verbindungsabschnitt 14 übergeht und weiter mittels
eines zum Längsträger 6 weisenden
Verbindungsflansches 15 mit dem Innenteil 11 fest
verbunden ist. Vorliegend ist die Verbindung zwischen Außenteil 10 und
Innenteil 11 im Bereich des Verbindungsflansches 15 als
Falzverbindung ausgebildet. Selbstverständlich kann hier auch eine
Schweiß-
oder Klebeverbindung, eine Verbindung mittels mechanischer Verbindungsmittel
oder auch eine Kombination aus vorstehenden Verbindungsmöglichkeiten
Anwendung finden.
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Die Frontklappe 1 respektive
deren Verbindungsflansch 15 ist dabei so ausgebildet, dass
bei einer vertikalen Kraftkomponente "F" und
einer daraus folgenden fortschreitenden Deformation der Frontklappe 1 sich
der Verbindungsflansch 15 auf dem Längsträger 6 abstützt.
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Wie in den 2 und 3 noch
gezeigt, ist das Innenteil 11 der Frontklappe 1 derart
profiliert ausgebildet, dass es bei einer vertikalen Kraftkomponente "F" und fortschreitender Deformation der
Frontklappe 1 am Längsträger 6 vorbei
nach innen ausweichen kann.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird nachfolgend die Erfindung in ihrer
Funktion näher
beschrieben.
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Gesetzt den Fall, das Kraftfahrzeug
kollidiert frontal mit einem Fußgänger, so
wird dieser beispielsweise auf die Frontklappe 1 geschleudert
und erzeugt somit eine vertikale Kraftkomponente "F" auf besagte Frontklappe 1,
vorliegend nahe der Anschlußfuge 3.
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In der Folge wird die Frontklappe 1 um
einen nicht näher
gezeigten Drehpunkt nach unten geschwenkt bzw. gedrückt und
wirkt dabei in einem bestimmten Maße schon energieabsorbierend.
Gemäß vorliegendem
Ausführungsbeispiel
tritt nachfolgend zusätzlich
der auskragende Kotflügelbereich 2' in Wirkverbindung
und erhöht
damit weiter definiert die Gegenkraft, indem dieser ebenfalls um
einen nicht näher
dargestellten Drehpunkt nach unten schwenkt. Schreitet aufgrund
erhöhter
Kraft "F" die Deformation fort,
werden die Frontklappe 1 und der auskragenden Kotflügelbereich 2' derart weit
nach unten gebogen, dass zum einen der Verbindungsflansch 15 der Frontklappe 1 sich
auf dem Längsträger 6 abstützt und
zum anderen das Stützblech 5 unter
weiterer Energieabsorption in Richtung einer Horizontalen gebogen
wird, bis es sich seinerseits auf dem Längsträger 6, vorliegend
auf einem schräg
nach oben weisenden Flansch 16 desselben, abstützt. Nahezu
gleichzeitig wird der vom abgewinkelten Verbindungsabschnitt 15 der
Frontklappe 1 ursprünglich
festgelegte Abstand bis auf eine nicht mehr stauchfähige Restblocklänge "Z" zusammengestaucht. Auch hier ist eine weitere
Energieabsorption zu verzeichnen. Für den Fachmann ist leicht nachvollziehbar,
dass durch vorstehende erfindungsgemäße Maßnahmen, die Restblocklänge "Z" im Verhältnis zum an sich vorhandenen
Deformationsweg "X" als äußerst gering
einzuschätzen
ist, insbesondere auch aufgrund der Tatsache, dass die besonders
profilierte Frontklappe 1, insbesondere deren Innenteil 11 am
Längsträger 6 und
vorliegend auch an einem an sich bekannten Keder 17 mit
Dichtungselement 18 vorbei nach innen ausweichen kann.
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Weiterhin ist zu bemerken, dass auch
der nach innen weisende freie Anstellflansch 9 des auskragenden
Kotflügelbereiches 2' energieverzehrend eingesetzt
werden kann, indem dieser so ausgebildet und dimensioniert wird,
dass er bei fortschreitender Deformation schräg auf das Stützblech 5 auftrifft
und nachfolgend umgebogen wird (nicht näher dargestellt).
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In umfangreichen Versuchen hat sich
fernerhin herausgestellt, dass in Abhängigkeit von den verwendeten
Blechdicken und/oder -materialien und/oder vom vorhandenem Deformationsweg "X" bezüglich
vorgewählter
Aufschlagkräfte
der Winkel "α" des schräg nach innen
weisenden Stützblechs 5 des
Kotflügels 2 und/oder
der Winkel "β" des schräg nach innen
weisenden Verbindungsabschnittes 14 der Frontklappe 1 in
Grenzen variabel einstellbar sind. In der bevorzugten Ausführungsform
haben sich jedoch Winkel "α" und "β" von ca. 45° besonders bewährt.
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Zusammenfassend ist festzustellen,
dass mittels vorstehender erfindungsgemäßer Maßnahmen im Falle eines Zusammenstoßes die
auf den Fußgänger einwirkenden
Energie absorbierenden Gegenkräfte
vorteilhaft in definierten und qualitativ sich unterscheidenden
Abstufungen mittels einer Mehrzahl von nacheinander oder gleichzeitig
wirkender Verformungselemente und demgemäß für den Fußgänger schonender aufgebracht
werden können als
mittels herkömmlicher
energieverzehrender Maßnahmen.
Es wird weitestgehend auf vertikal angeordneten Verformungselemente
verzichtet, die ihrerseits eine undefinierte, schlagartige und demgemäß nachteilige
Beanspruchung eines Fußgängers im
Kollisionsfall hervorrufen würden.