DE10324270A1

DE10324270A1 - Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur

Info

Publication number: DE10324270A1
Application number: DE10324270A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. Müller; Jochen Dipl.-Ing. Ruf; Josef Dipl.-Ing. Sailer; Alfred Dipl.-Ing. Schnabel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Also published as: WO2004106146A1; US20080296918A1; JP2007500651A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur mit seitlichen Längsträgern (5), die sich von einem Radkasten (4) entlang der äußeren Rohbaustruktur in Fahrtrichtung (F) erstrecken sowie einer in Fahrtrichtung (F) vor dem Radkasten (4) angeordneten Stoßfängeranordnung (7) mit einem Querträger (12) und einem Energieabsorptionselement. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur zu schaffen, durch die die Sicherheit von Fahrzeuginsassen erhöht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Energieabsorptionselement an dem Querträger (12) auf Höhe des Radkastens (4) angeordnet ist, so dass es sich zwischen dem Querträger (12) und dem Radkasten (4) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur ist beispielsweise aus der DE 198 12 701 A1 bekannt. Die bekannte Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur weist in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufende Längsträger sowie einen zu einer Stoßfängeranordnung gehörenden Querträger auf. Zwischen dem Querträger und den Längsträgern ist ein Deformationselement zur Absorption von Aufprallenergie bei einem Fahrzeugaufprall angeordnet.

Des Weiteren ist aus der EP 0 067 407 A1 eine Kraftwagen-Rohbaustruktur bekannt, bei der bestehende Hohlräume genutzt werden, um Bauteile aus einem Motorraum, wie beispielsweise einen Waschwasserbehälter, anzuordnen. Ein derartiger Hohlraum wird in vertikaler Richtung durch eine Motorraum-Trennwand sowie ein dazu im Wesentlichen parallel verlaufendes Außenblech eines Kotflügels gebildet. In horizontaler Richtung wird der Hohlraum durch einen Spritzschutz sowie eine Verlängerung der Stoßfängeranordnung begrenzt. In dem Hohlraum ist ein Behälter für Waschwasser angeordnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur zu schaffen, durch die Sicherheit von Fahrzeuginsassen erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich durch ein Energieabsorptionselement aus, welches an den Querträger der Stoßfängeranordnung angeordnet ist und zwar so, dass es sich zwischen dem Querträger und einem Radkasten erstreckt. Es ist denkbar, dass das Energieabsorptionselement den Radkasten zumindest teilweise begrenzt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Energieabsorptionselements wird ein zusätzlicher Kraftpfad in die Kraftwagen-Rohbaustruktur eröffnet, der vom Querträger über das Energieabsorptionselement in ein Rad und von dem Rad weiter in einen sich hinter dem Rad erstreckenden seitlichen Längsträger verläuft. Die Eröffnung eines zusätzlichen Kraftpfades bringt verschiedenste Vorteile mit sich. Beim Crash drückt das Energieabsorptionselement vorzeitig auf das Rad. Dadurch wird das Rad frühzeitiger gegen den seitlichen Längsträger gedrückt. Dieses verhindert ein Eindrehen des Rades beim Aufprall und trägt damit zu einer höheren Energieabsorption bei.

Im Falle eines Aufpralls eines Fahrzeugs auf ein Hindernis wird das Fahrzeug abrupt abgebremst, wobei schlagartig Energie des sich bewegenden Fahrzeugs abgebaut wird. Weil das Fahrzeug nicht starr ist, erfolgt die Fahrzeugverzögerung und damit der Energieabbau nicht mit einem Schlag sondern über eine gewisse Zeit. Trägt man die Fahrzeugverzögerung über der Zeit auf, so erhält man eine sogenannte Verzögerungs- oder Beschleunigungskennline (negative Beschleunigung des Fahrzeugs). Diese Verzögerungskennlinie ist abhängig davon, wie das Fahrzeug aufgebaut ist und – wenn man den Frontbereich eines Fahrzeugs betrachtet – welche Aggregate darin angeordnet sind, so dass jedes Fahrzeug eine spezifische Verzögerungskennlinie aufweist. Besonders günstig in Bezug auf Belastungen von Fahrzeuginsassen ist es, wenn die Verzögerung möglichst früh anfängt und dann auf gleichem Niveau fortgeführt wird. Dadurch werden Verzögerungspeaks, also hohe Verzögerungen innerhalb kürzester Zeit, vermieden, die eine starke Belastung für Fahrzeuginsassen bedeuten.

Verzögerungswerte sind geringer, wenn Hohlräume im Fahrzeug vorhanden sind, die dem Aufprall keinen Widerstand entgegensetzen. Das liegt daran, dass man durch solche Hohlräume keine Energie abbauen kann. Sind solche Hohlräume beispielsweise vor einem Motor in einem Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet, so setzt der größte Teil der Verzögerung des Fahrzeugs nach einem Aufprall erst dann ein, wenn die Hohlräume vor dem Motor zusammengeschoben sind und es zu einer Blockbildung Querträger – Motor – Rohbau kommt. Das führt dazu, dass der größte Teil der Energie erst am Ende über einen geringen Weg und in kürzester Zeit abgebaut wird, was zu jenen Verzögerungspeaks und somit zu starken Belastungen von Fahrzeuginsassen führt. Während des Zusammenschiebens der Hohlräume verstreicht demnach Zeit, die nicht zur Absorption von Energie genutzt wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Energieabsorptionselements, welches einen Hohlraum ausfüllt und somit die frühzeitige Einbeziehung des Rades und des seitlichen Längsträgers in den Kraftpfad, kann frühzeitiger Kraft abgebaut und Energie umgewandelt werden. Dadurch steigt die Verzögerungskennlinie frühzeitiger an, wodurch Kraftspitzen beim Energie abbau vermieden werden können. Dadurch wird einer Stirnwandintrusion wirkungsvoll vorgebeugt. Hinzu kommt, dass durch die Schaffung eines zusätzlichen sogenannten äußeren Kraftpfades die Energie im Fahrzeugvorbau gleichmäßiger abgebaut werden kann, da nicht nur der Weg über die Mitte, d. h. über die inneren Längsträger und das Antriebsaggregat, gewählt wird.

Es ist denkbar, das Energieabsorptionselement zumindest teilweise hohl auszubilden. Das bringt den Vorteil mit sich, dass es als Behälter zur Aufnahme beispielsweise von Flüssigkeiten dienen kann.

Weiterhin ist es denkbar, das Energieabsorptionselement so auszubilden, dass es erst bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraft Energie absorbiert. Eine Absorption von Energie geht in der Regel mit einer Deformation des entsprechenden Bauteils einher. Die soeben beschriebene Ausgestaltung des Energieabsorptionselementes ermöglicht es, über das Energieabsorptionselement bis zum Erreichen der vorbestimmten Kraft Energie zu übertragen, die dazu genutzt werden kann, das hinter dem Energieabsorptionselement angeordnete Rad gegen den seitlichen Längsträger zu verschieben. Erst wenn das Rad den Längsträger erreicht hat, kann eine Deformation mit einhergehender Energieabsorption erfolgen.

Weiterhin ist es denkbar, das Energieabsorptionselement als einen Behälter für Betriebsstoffe, beispielsweise Waschwasser, auszubilden. Das bringt den Vorteil mit sich, dass das Energieabsorptionselement zwei Aufgaben gleichzeitig erfüllt, Energieabbau und Aufnahme von Betriebsstoffen, wodurch erheblicher Bauraum im Fahrzeugvorbau gespart werden kann. Zudem bringt die Integration von mehreren Aufgaben in ein Bauteil Vorteile bzgl. der Herstellungskosten mit sich.

Der Behälter für Betriebsstoffe kann eine Zusatzstruktur aufweisen, die der Energieaufnahme dient. Diese Zusatzstruktur kann sowohl in dem Behälter als auch außerhalb des Behälters angeordnet sein. Eine Anordnung in dem Behälter bringt Vorteile bzgl. des Bauraums mit sich.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Ansicht eines Vorbaus einer Kraftwagen-Rohbaustruktur von der Seite
2 eine Hälfte der Kraftwagen-Rohbaustruktur gemäß 1 von unten sowie
3 eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Behälters.
In 1 ist die linke Seite eines Vorbaus einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur dreidimensional dargestellt. Neben der Rohbaustruktur sind Teile der Außenbeplankung – eine Fronthaube 1 sowie ein Kotflügel 2 – dargestellt. Zudem ist ein Vorderrad 3 zu erkennen, welches in einem Radkasten 4 angeordnet ist.
In Fahrtrichtung (Pfeil F) hinter dem Radkasten 4 schließt sich an diesen ein seitlicher Längsträger 5 an, der sich von dem Radkasten 4 in Fahrzeuglängsrichtung entlang der äußeren Rohbaustruktur erstreckt. Ebenfalls erkennbar ist oberhalb einer nicht dargestellten Radachse ein hinter dem Rad verlaufender mittlerer Längsträger 6. Der mittlere Längsträger 6 erstreckt sich ebenfalls in Fahrzeuglängsrichtung, beginnend am vorderen Ende des Fahrzeugs. An dem nach vorne weisenden Ende des mittleren Längsträgers 6 ist eine Stoßfängeranord nung 7 vorgesehen, die im Zusammenhang mit der 2 noch näher beschrieben wird.
An der Stoßfängeranordnung 7 ist ein Behälter 8 angeordnet. Der Behälter 8 ist so positioniert, dass er sich zwischen der Stoßfängeranordnung 7 und dem Vorderrad 3 erstreckt. Er ist beabstandet von dem Vorderrad 3 anordnet, so dass die Bewegung, die das Vorderrad 3 beim Lenken ausführt, nicht beeinträchtigt ist.
In der 2 ist eine Hälfte des Vorbaus gemäß 1 von unten dargestellt. Auch hier ist das in dem Radkasten 4 angeordnete Vorderrad 3 zu erkennen. Hinter dem Radkasten 4 schließt sich der seitliche Längsträger 5 an. Ebenso in Längsrichtung verläuft, an den Radkasten 4 angrenzend, der mittlere Längsträger 6, an dem ein Integralträger 9 angeordnet ist, der eine Radaufhängung 11 trägt.
An dem in Fahrtrichtung (Pfeil F) nach vorne weisenden Ende des Längsträgers 6 ist die Stoßfängeranordnung 7 angeordnet. Diese weist einen Querträger 12 sowie nicht näher dargestellte Crashboxen 13 auf, über die der Querträger mit dem mittleren Längsträger verbunden ist. An dem Querträger 12 ist der Behälter 8 über übliche Befestigungsmittel befestigt. Es ist auch denkbar, den Behälter 8 an anderen geeigneten Elementen der Kraftwagen-Rohbaustruktur zu befestigen.
In 3 ist der Behälter 8 dargestellt. Er weist zwei Vorsprünge 14 mit Ausnehmungen 15 zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungselementen auf. Zudem ist eine Öffnung 16 vorgesehen, über die die von dem Behälter 8 aufzunehmenden Flüssigkeiten eingefüllt bzw. entnommen werden können. An der äußeren Struktur des Behälters sind Rippen 17 vorgesehen, über die das Deformationsverhalten des Behälters eingestellt werden kann. Je nachdem wie lang und breit die Rippen 17 ausgeführt sind bzw. wieviele Rippen 17 vorgesehen sind, verhält sich der Behälter 8 bei einem Aufprall anders und kann entsprechend Energie absorbieren.
Im Folgenden wird beschrieben, wie eine bei einem Fahrzeugaufprall in das Fahrzeug eingeleitete Aufprallkraft A in die Kraftwagen-Rohbaustruktur eingeleitet wird. Die Aufprallkraft A wird bei einem Frontalaufprall zunächst in den Querträger 12 der Stoßfängeranordnung 7 eingeleitet. Ein erster Kraftpfad verläuft dann über die Crashbox 13 in den mittleren Längsträger 6. Ein weiterer äußerer Kraftpfad verläuft von dem Querträger 12 der Stoßfängeranordnung 7 in den Behälter 8. Der Behälter 8 wird mit der Stoßfängeranordnung 7 zunächst so lange nach hinten verschoben, bis er das Vorderrad 3 berührt. Der Behälter 8 ist so steif ausgelegt, dass als nächster Schritt eine Verschiebung des Vorderrades 3 bis an den seitlichen Längsträger 5 erfolgt. Sobald der zweite, äußere Kraftpfad geschlossen ist, erfolgt eine Deformation des Behälters 8 mit einer entsprechenden Energieaufnahme.
Durch den zusätzlichen seitlichen Kraftpfad wird zum einen gezielt Aufprallenergie absorbiert. Des Weiteren wird das Vorderrad frühzeitig gegen den seitlichen Längsträger gedrückt, wodurch zum einen die Möglichkeit zum Eindrehen des Vorderrades erheblich reduziert wird und zum anderen frühzeitig ein zusätzlicher Kraftpfad geschlossen wird, über den Energie abgebaut werden kann. Vor allem der frühzeitige Abbau von Aufprallenergie wirkt sich positiv auf die Verzögerungskennlinie aus, weil ein frühzeitiger Energieabbau dazu beiträgt, dass Kraftspitzen reduziert werden. Diese Reduzierung wirkt sich positiv auf die Belastung von Fahrzeuginsassen aus. Ein frühzeitiger und zusätzlicher Abbau von Energie im Fahrzeugvorbau hat zusätzlich den Vorteil, dass Stirnwandintrusionen verringert werden.

Claims

Sicherheitsvorrichtung für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur mit – seitlichen Längsträgern (5), die sich von einem Radkasten (4) entlang der äußeren Rohbaustruktur in Fahrtrichtung (F) erstrecken sowie – einer in Fahrtrichtung (F) vor dem Radkasten (4) angeordneten Stoßfängeranordnung (7) mit einem Querträger (12) und einem Energieabsorptionselement, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement an dem Querträger (12) der Stoßfängeranordnung (7) auf Höhe des Radkastens (4) so angeordnet ist, dass es sich zwischen Querträger (12) und Radkasten (4) erstreckt.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement zumindest teilweise hohl ausgebildet ist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement so ausgebildet ist, dass es bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraft Energie absorbiert.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement als Behälter (8) für Betriebstoffe ausgebildet ist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (8) eine Zusatzstruktur zur Energieaufnahme aufweist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstruktur in den Behälter (8) integriert ist.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstruktur außerhalb des Behälters (8) angeordnet ist.