DE19851496A1

DE19851496A1 - Aufpralldämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE19851496A1
Application number: DE1998151496
Authority: DE
Inventors: Franz Keinberger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-11

Abstract

Es wird eine Aufpralldämpfungseinrichtung vorgeschlagen, die aufweitbare Deformationselemente (11) verwendet, die aus einer komprimierten Ausgangsposition (11') in einer Unfallsituation in eine aufgeweitete Arbeitsposition verschwenkbar sind. Die Deformationselemente (11) besitzen eine Wabenstruktur (23), die sich durch pyrotechnisch erzeugten Druck oder selbsttätig in die Arbeitsposition aufweitet. Die Arbeitsposition kann zwischen einem Trägerelement (7) eines Stoßfängers (3) und einem Längsträger (5) vorgesehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufpralldämpfungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Dämpfung des Aufpralls werden in Kraftfahrzeugen Deformationselemente verwendet, die bei einem Unfall energieverzehrend deformiert werden. Besonders wirkungsvoll haben sich Deformationselemente mit einer Wabenstruktur erwiesen, die im Bereich der Stoßfängereinrichtungen eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein können. Die deutsche Offenlegungsschrift 24 13 772 beschreibt eine stoßdämpfende Stoßstange, die mit einer aus metallischem Material bestehenden Wabenstruktur ausgefüllt ist. Die Wabenstruktur ist sandwichartig zwischen dem vorderen Aufprallteil der Stoßstange und einer hinteren Platte angeordnet.

Ein weiteres Deformationselement für ein Kraftfahrzeug beschreibt die DE 196 50 647 A1. Dieses Deformationselement besteht aus einem Mantelrohr, in dem ein Matrixkörper aufgenommen ist, der aus abwechselnd aneinanderliegenden glatten Blechen und gewellten Blechen gebildet ist. Dadurch erhält man eine Hohlkammerzellenstruktur, die als wabenähnlich bezeichnet werden kann.

Dieses Deformationselement wirkt beim Deformieren energieverzehrend. Die deutsche Offenlegungsschrift 21 58 086 zeigt ein weiteres Deformationselement, welches aus mehreren Schichten bienenwabenartig bzw. mit wellenförmigen Wabenwandungen aufgebaut ist.

Aus der DE 196 33 110 A1 ist ein Aufpralldämpfer mit Deformationselementen unterschiedlicher Steifigkeit bekannt. Die Deformationselemente sind insbesondere für eine Stoßfängeranordnung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, die in verschiedenen Aufprallgeschwindigkeitsbereichen aufprallenergieverzehrend deformierbar sind. Ein weniger steifes Deformationselement ist in einer Aufprallenergie aufnehmenden Fahrzeugzone fest angeordnet, während ein steiferes Deformationselement fahrgeschwindigkeitsabhängig aus einer Ausgangsposition heraus durch eine translatorische Bewegung oder durch eine Schwenkbewegung in einer Arbeitsposition gebracht werden kann. Für höhere Geschwindigkeiten erhält man somit eine steifere und mehr Energie verzehrende Deformationszone als bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei denen sich das steifere Deformationselement nicht in der Arbeitsposition befindet und somit auch bei einer niedrigeren Geschwindigkeit nicht deformiert wird.

Um in einer Unfallsituation eine Verbesserung der Aufpralldämpfung zu erzielen, sind auch Maßnahmen bekannt, die eine Veränderung der Außenkontur des Fahrzeugs betreffen. Diese Maßnahmen umfassen insbesondere ausfahrbare Stoßfängeranordnungen, wie sie aus den Offenlegungsschriften DE 195 12 600 A1, DE 38 35 674 A1 und DE 195 14 191 A1 bekannt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufpralldämpfungseinrichtung zu schaffen, die bei Bedarf in einer Unfallsituation aktivierbar ist und gute energieverzehrende Dämpfungseigenschaften hat.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Das Deformationselement bildet in einer Ausgangsposition ein Kompaktelement mit verhältnismäßig geringen Abmessungen, das sich vor oder bei einem Aufprall in einer Unfallsituation in einen deformationsfähigen Arbeitszustand aufweitet. Dabei können Unfallsensoren, insbesondere Pre-Crash-Sensoren, in Verbindung mit einer elektronischen Steuerung feststellen, ob eine Aktivierung des Deformationselements erforderlich ist oder ob aufgrund einer verhältnismäßig geringen Aufprallgeschwindigkeit eine Aktivierung des Deformationselements unterbleiben kann. Durch die kompakte Ausführung des im Ausgangszustand befindlichen Deformationselements ist es möglich, dieses so anzubringen, daß die sonstigen Dämpfungseinrichtungen ohne einen Einfluß dieses Deformationselements in Funktion treten können. Bei einer geringen Aufprallgeschwindigkeit kann beispielsweise eine zerstörungsfreie Aufpralldämpfung wirksam sein, während bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten das erfindungsgemäße Deformationselement zu geschaltet und eine Verstärkung der Deformationszone mit höherer Energieaufnahme erreicht wird.

Die Hohlraumzellenstruktur des Deformationselements kann sehr vorteilhaft aus Waben bestehen, deren Wandungen aus dünnwandigem Blech oder einem elastisch zusammendrückbaren Material bestehen. Eine Wabenstruktur aus sechseckigen Waben hat sich besonders vorteilhaft für die Anwendung in den Deformationselementen erwiesen.

Das Deformationselement kann sich durch pyrotechnisch oder in anderer Weise aufgebauten Druck in einem Sekundenbruchteil aus dem kompakten Ausgangszustand in den deformationsfähigen Arbeitszustand aufweiten. Besteht die Wabenstruktur aus einem elastischen Material, so kann dessen Eigenelastizität ohne zusätzlichen Innendruck das Aufweiten des Deformationselements bewirken, wenn die Außenwandungen, zwischen denen die komprimierte Hohlkammerzellenstruktur im Ausgangszustand einliegt, für die erforderliche Bewegung freigegeben bzw. entriegelt werden.

Die bevorzugte Ausführung sieht vor, daß sich das Deformationselement unmittelbar vor oder bei einem Aufprall von einer Ausgangsposition in eine Arbeitsposition bewegt. Die Bewegung kann eine translatorische und/oder eine Drehbewegung sein. Dadurch ist es möglich, das Deformationselement in einer Ausgangsposition unterzubringen, die sicherstellt, daß das nicht aktivierte Deformationselement die Eigenschaften der sonstigen Deformationseinrichtung nicht beeinträchtigt. Dies ist beispielsweise für den Fall wesentlich, wenn aufgrund einer geringen Aufprallgeschwindigkeit nur die sonstigen Deformationseinrichtungen wirksam sein sollen. Dadurch wird bei geringen Aufprallgeschwindigkeiten eine unnötige Verhärtung der Knautschzone vermieden und es tritt in diesen Fällen auch keine Zerstörung des Deformationselements ein. Es ist beispielsweise auch möglich, ein solches Deformationselement zur Vergrößerung des Deformationswegs direkt an der Stoßfängervorderseite anzubringen.

Die Positionsänderung des Deformationselements erfolgt vorzugsweise mittels pyrotechnisch erzeugtem Druck, da auf diese Weise eine schlagartige Bewegung aus der Ausgangsposition in die Arbeitsposition im Falle eines bevorstehenden Unfalls durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den vorderen Teil eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines der bei dem in Fig. 1 dargestellten Kraftfahrzeugs verwendeten Deformationselemente und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Wabenstruktur des Deformationselements von Fig. 2.

Die Draufsicht von Fig. 1 zeigt die Umrisse des vorderen Teils eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Unfallsensor 2, der sich in der Mitte eines Stoßfängers 3 befindet. Der Unfallsensor 2 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuerung 4 verbunden, die in an sich bekannter Weise die zur Auswertung von Sensorsignalen erforderlichen Einrichtungen aufweist. Die Steuerung 4 kann insbesondere auch mit weiteren hier nicht dargestellten Sensoren, die als Radar oder Ultraschallsensoren ausgebildet sein können, verbunden sein.

Zwischen Fahrzeuglängsträgern 5, 6 und Trägerelementen 7, 8 des Stoßfängers 3 besteht jeweils ein Freiraum 9, 10.

Im Falle eines Unfalls mit geringer Aufprallgeschwindigkeit besitzt die Deformationszone zwischen den Längsträgern 5, 6 und dem Stoßfänger 3 eine verhältnismäßig hohe Nachgiebigkeit, auch aufgrund der vorhandenen Freiräume 9, 10. Im Falle eines Unfalls mit höherer Aufprallgeschwindigkeit können Deformationselemente 11, 12 in die Freiräume 9, 10 bewegt werden. Die Bewegung erfolgt als Drehbewegung um Schwenkachsen 13, 14, und zwar gemäß der angegebenen Pfeilrichtungen 15, 16. Die Schwenkbewegungen werden von der Steuerung 4 bei Bedarf durch Aktivierung pyrotechnischer Betätigungsorgane 17, 18 veranlaßt.

Anhand von Fig. 2 ist der Aufbau und die Wirkungsweise der Deformationselemente anhand des Deformationselements 11 näher beschrieben. Mit unterbrochenen Linien ist dabei die Ausgangsposition 11' des Deformationselements 11 dargestellt. Diese Ausgangsposition entspricht der Position des Deformationselements 11 in Fig. 1.

In Fig. 2 ist das Deformationselement 11 aus der Ausgangsposition 11' um die Schwenkachse 15 in die Arbeitsposition verschwenkt und durch eine Aufweitung in den Arbeitszustand gebracht worden. In der Ausgangsposition 11' befanden sich seitliche Wandungen 19, 20 noch in einem geringen Abstand, so daß die einliegende Hohlkammerzellenstruktur 21 komprimiert zusammengehalten wurde. Die Wandungen 19, 20 wurden dabei von einem Riegel 22 fixiert.

Nachdem die Steuerung 11 einen bevorstehenden Unfall mit entsprechend hoher Aufprallgeschwindigkeit erkannt hat, wurde das Deformationselement 11 aus der Ausgangsposition 11' in die dargestellte Position zwischen dem Trägerelement 7 und dem Längsträger 5 verschwenkt. Der Riegel 22 wurde entriegelt, so daß sich das Deformationselement 11 vollständig im Freiraum 15 zwischen dem Trägerelement 7 und dem Längsträger 5 aufweiten konnte.

Alternativ oder zusätzlich können solche Deformationselemente 11 zur Vergrößerung des Deformationswegs auch vorne am Stoßfänger 3 angebracht werden, die sich dann unfallbedingt nach vorne in Fahrtrichtung aufweiten.

Das Aufweiten des Deformationselements 11 kann pyrotechnisch oder in anderer Weise mit geeigneten Druckerzeugern erfolgen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß eine Hohlkammerzellenstruktur aus einem Material verwendet wird, die ein selbsttätiges elastisches Aufweiten ermöglicht. Es kann sich dabei beispielsweise um ein elastisches Kunststoffmaterial handeln, welches faserverstärkt sein kann, um auch höhere Deformationsenergien aufnehmen zu können.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Hohlkammerzellenstruktur ist eine Wabenstruktur 23 aus einer Vielzahl von sechseckigen Waben 24, wie dies in Fig. 3 nochmals vergrößert dargestellt ist. Die Wabenstruktur ist im Arbeitszustand in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet und Fig. 3 zeigt somit eine Ansicht in Fahrzeuglängsrichtung.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Kraftfahrzeug

2

Unfallsensor

3

Stoßfänger

4

Steuerung

5

Längsträger

6

Längsträger

7

Trägerelemente

8

Trägerelemente

9

Freiräume

10

Freiräume

11

Deformationselement

11

' Ausgangsposition

12

Deformationselement

13

Schwenkachse

14

Schwenkachse

15

Pfeilrichtung

16

Pfeilrichtung

17

Betätigungsorgan

18

Betätigungsorgan

19

Wandung

20

Wandung

21

Hohlkammerzellenstruktur

22

Riegel

23

Wabenstruktur

24

Wabe

Claims

1. Aufpralldämpfungseinrichtung mit wenigstens einem eine Wabenstruktur oder eine andere Hohlkammerzellenstruktur aufweisenden Deformationselement (11, 12), das bei einem Aufprall energieverzehrend deformiert wird, insbesondere für die Knautschzone eines Kraftfahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (11, 12) in einer Ausgangsposition (11') ein sich im Ausgangszustand befindendes Kompaktelement ist, das sich vor oder bei einem Aufprall in einen deformationsfähigen Arbeitszustand aufweitet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (11, 12) ein Wabenelement in Sandwichbauweise ist, das im Arbeitszustand zwischen seitlichen Wandungen (19, 20), die einen großen Abstand zueinander haben, eine deformierbare Wabenstruktur (23) hat, während im Ausgangszustand (11') die seitlichen Wandungen (19, 20) einen kleinen Abstand zueinander haben, so daß die Wabenstruktur im Zwischenraum zwischen den Wandungen (19, 20) als komprimierte Hohlkammerzellenstruktur (21) einliegt.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenstruktur (23) aus sechseckigen Waben (24) besteht.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Deformationselement (11, 12) mittels Druck aufweitet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels pyrotechnisch erzeugtem Druck sich das Deformationselement (11, 12) von dem Ausgangszustand in den Arbeitszustand aufweitet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (11, 12) aus einem elastisch deformierbaren Material besteht und sich aus dem kompakten Ausgangszustand selbsttätig in den Arbeitszustand aufweitet.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Deformationselement (11, 12) unmittelbar vor oder bei einem Aufprall von einer Ausgangsposition (11') in eine Arbeitsposition bewegt.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Deformationselement (11, 12) vor oder bei einem Aufprall durch eine Drehbewegung aus der Ausgangsposition (11') in die Arbeitsposition bewegt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Deformationselement (11, 12) mittels pyrotechnisch erzeugtem Druck aus der Ausgangsposition (11') in die Arbeitsposition bewegt.