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Dokumentenidentifikation DE102004021165A1 24.11.2005
Titel Energieabsorptionsanordnung bei einem Fahrzeug
Anmelder Volkswagen AG, 38440 Wolfsburg, DE;
AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Gevers, Dennis, 38102 Braunschweig, DE;
Sinnhuber, Ruprecht, 38518 Gifhorn, DE;
Brinkmann, Dirk, 38104 Braunschweig, DE;
Deutsch, Rolf, 38518 Gifhorn, DE;
Friedewald, Klaus, Dr., 38104 Braunschweig, DE;
Jan, Tycho von, 38518 Gifhorn, DE;
Schüler, Lars, 85139 Wettstetten, DE;
Köppen, Winfried, Dr., 38106 Braunschweig, DE
DE-Anmeldedatum 29.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004021165
Offenlegungstag 24.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.11.2005
IPC-Hauptklasse B60R 21/02
Zusammenfassung Es wird eine Energieabsorptionsanordnung bei einem Fahrzeug mit zumindest einem Längsträger als Lastpfad zur Absorption der bei einer Frontalkollision auf das Fahrzeug, insbesondere auf den Stoßfängerquerträger, wirkenden Deformationsenergie vorgeschlagen, wobei jedes vordere Fahrzeugrad einen zusätzlichen Lastpfad zwischen dem Stoßfängerquerträger und der Fahrgastzelle des Fahrzeuges im Kollisionsfall realisiert und wobei das Fahrzeugrad ein geringeres Deformationskraftniveau als die Fahrgastzelle aufweist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieabsorptionsanordnung bei einem Fahrzeug mit zumindest einem Längsträger als Lastpfad zur Absorption der bei einer Frontalkollision auf das Fahrzeug, insbesondere auf den Stoßfängerquerträger, wirkenden Deformationsenergie.

Aus der Druckschrift DE 101 13 098 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision bekannt. Die Sicherheitseinrichtung ist derart ausgebildet, dass durch die Fahrzeugräder des Fahrzeuges eine Beaufschlagung der Stirnwand der Fahrgastzelle im Bereich zwischen den äußeren Längsträgern oder den Schwellern reduziert wird. Dazu weist die Sicherheitseinrichtung Mittel auf, welche bei einer Frontalkollision ein Verschwenken der Vorderräder in eine von der Normalstellung abweichende Schutzstellung bewirken, sodass sich die Vorderräder wie ein Schutzschild vor die Fahrgastzelle legen können.

Ferner wird durch die Druckschrift DE 198 04 739 A1 ein Fahrzeugrad mit einer aus Stahl gefertigten Felge offenbart. Diese aus Stahl gefertigte Felge weist eine hohe Steifigkeit auf, sodass die Felge mit einer geringen Wanddicke gefertigt werden kann. Die Felge ist mit der Radscheibe über Anschweißfortsätze durch Reibschweißung befestigt. Aufgrund der hohen Steifigkeit kann keine Energieabsorption durch eine Deformation des bekannten Fahrzeugrades bei einer Kollision des Fahrzeuges erfolgen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieabsorptionsanordnung der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, welche ohne einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand und ohne Beschränkungen hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltungsmöglichkeiten kraftbegrenzt eine möglichst große Energieabsorption ermöglicht, um eine Deformierung der Fahrgastzelle des Fahrzeuges bei einer Kollision zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.

Demnach wird eine erfindungsgemäße Energieabsorptionsanordnung mit zumindest einem Längsträger als Lastpfad zur Absorption der bei einer Frontalkollision auf das Fahrzeug, insbesondere auf den Stoßfängerquerträger, wirkenden Deformationsenergie vorgeschlagen, bei der erfindungsgemäß zumindest ein zusätzlicher Lastpfad zur besseren Energieabsorption im Kollisionsfall durch das jeweilige vordere Fahrzeugrad auf jeder Seite des Fahrzeuges realisiert bzw. geschlossen wird, wobei das Fahrzeugrad als Teil des zusätzlichen Lastpfades ein geringeres Deformationskraftniveau als die Fahrgastzelle aufweist. Somit kann die z. B. bei einer Frontalkollision auf den Frontbereich des Fahrzeuges wirkende Energie auch durch den zusätzlichen Lastpfad aufgenommen und absorbiert werden, sodass die Fahrgastzelle vor möglichen Beschädigungen besser geschützt wird. Da das Fahrzeugrad ein niedrigeres Deformationskraftniveau als die Fahrgastzelle aufweist, kann sichergestellt werden, dass in jedem Fall zuerst zumindest das Fahrzeugrad zur Energieabsorption deformiert wird, bevor eine Deformation der Fahrgastzelle erfolgen kann.

Das Fahrzeugrad kann gemäß einer Weiterbildung durch zumindest ein im Kollisionsfall deformierbares Element der Karosserie des Fahrzeuges in den zusätzlichen Lastpfad eingebunden werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Lastpfad zwischen dem Stoßfängerquerträger und der Fahrgastzelle zur Energieabsorption geschlossen werden, um neben dem Fahrzeugrad auch weitere Elemente für die Energieabsorption zu verwenden.

Dabei ist es besondert vorteilhaft, wenn das Deformationskraftniveau des Fahrzeugrades größer als das Deformationskraftniveau des Elementes bzw. der weiteren Elemente ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich bei einem Frontalaufprall zuerst die weiteren Elemente deformieren, bevor eine Deformation des Fahrzeugrades erfolgt. Somit wird eine Verblockung der Elemente mit dem Fahrzeugrad entlang des Lastpfades sichergestellt und eine entsprechende Führung gewährleistet, ohne dass sich das Fahrzeugrad nach außen weg drehen kann.

Als deformierbare Elemente zum Schließen des Lastpfades können vorzugsweise ein mit dem Stoßfängerquerträger verbundener Radhausträger und ein mit dem Schweller der Fahrgastzelle verbundener Schwellerträger vorgesehen sein. Es ist jedoch denkbar, auch andere Elemente insbesondere der Karosserie des Fahrzeuges in den Lastpfad einzubinden.

Um die zusätzliche Energieabsorption gemäß der vorliegenden Erfindung zu realisieren, kann das Fahrzeugrad im Fall einer Frontalkollision zumindest abschnittsweise deformiert werden, sobald die Deformation der anderen Elemente abgeschlossen ist. Vorzugsweise kann das Fahrzeugrad eine Felge mit einer Radscheibe und einem an der Radscheibe befestigten Felgenbett umfassen. Jedoch ist auch eine einteilige Ausgestaltung des Fahrzeugrades möglich.

Die besondere Eigenschaft des Fahrzeugrades eine zusätzliche Energieabsorption zu ermöglichen, wird gemäß einer nächsten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass die Felge aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt ist und somit abschnittsweise unterschiedliche Deformationseigenschaften aufweist. Somit wird ein deformierbares Fahrzeugrad in Mischbauweise realisiert.

Vorzugsweise kann das Felgenbett zumindest im Bereich seines Felgenhornes aus einem duktilen Werkstoff hergestellt sein. Somit kann die Felge bei Erreichen des vorbestimmten Deformationskraftniveaus im Bereich des Felgenhornes anfangen sich zu deformieren, um eine Energieabsorption im Fall eines Unfalles zu ermöglichen und um somit den Insassen besser vor Verletzungen zu schützen.

Die Radscheibe des vorgeschlagenen Fahrzeugrades kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung als Schmiede- oder Gussteil aus einem Leichtmetall hergestellt sein. Somit wird das Design des Fahrzeugrades nicht beschränkt und kann je nach Belieben gestaltet werden, so wie es bei bekannten Felgen üblich ist.

Zum Befestigen des Felgenbettes und der Radscheibe können verschiedene Verbindungsarten gewählt werden. Vorzugsweise kann eine Schweiß-, eine Bolzen-, eine Klebe-, und/oder eine Nietverbindung verwendet werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass die Luft aus einem auf die Felge aufgezogenen Reifen gezielt abgelassen wird, um die Felge bei der Deformation derart zu führen, dass diese nicht z. B. nach außen wegbewegt wird, sondern in den Lastpfad des Fahrzeuges eingebunden wird. Auf diese Weise kann eine korrekte Führung der Felge gewährleistet werden. Das Ablassen der Luft aus dem Reifen kann bevorzugt durch einen spitzen Gegenstand, wie beispielsweise eine Nadel oder dergleichen, erreicht werden. Vorzugsweise kann das Ablassen vor der Deformation der Felge während einer Kollision des Fahrzeuges erfolgen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Energieabsorptionsanordnung an einem Fahrzeug vor einer Frontalkollision; und

2 eine schematische Ansicht eines deformierten Fahrzeugrades als Teil eines Lastpfades der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsanordnung nach einem Frontalaufprall des Fahrzeuges.

In den 1 und 2 ist jeweils eine Teilansicht eines Fahrzeuges 1 mit einer Energieabsorptionsanordnung gezeigt, wobei an dem Fahrzeug ein an einer Aufhängung 2 gelagertes Fahrzeugrad 3 vor und nach einem Frontalaufprall dargestellt ist.

Die Energieabsorptionsanordnung bei dem Fahrzeug 1 umfasst zwei Längsträger 11, wobei in den Figuren nur ein Längsträger 11 beispielhaft als Lastpfad zur Absorption der bei einer Frontalkollision auf das Fahrzeug auf einen Stoßfängerquerträger 12 wirkenden Deformationsenergie gezeigt ist. Der Längsträger 10 verläuft in einen Schweller 9 der Fahrgastzelle 10. Das Fahrzeugrad 3 weist als Felge eine Radscheibe 4 bzw. einen Felgenkranz aus Leichtmetall als Schmiede- oder Gussrad auf. Das Fahrzeugrad 3 ist über eine Nabe 5 drehbar mit der Aufhängung 2 an dem Fahrzeug 1 gelagert. Ferner ist eine Bremseinrichtung 6 zum Abbremsen des Fahrzeugrades 3 vorgesehen.

Die Felge umfasst ferner einen Felgenrand bzw. ein Felgenbett 7, welcher bzw. welches aus einem duktilen Werkstoff, wie z. B. Stahl oder dergleichen, über eine Schweiß-, Bolz-, Kleb- oder Nietverbindung an dem Felgenkranz bzw. an der Radscheibe 4 befestigt ist. Das quasi als Flansch ausgebildete Felgenbett 7 kann vorzugsweise nur im Bereich des Felgenhornes aus duktilem Material gefertigt sein. An dem Felgenbett 7 ist ein hier im Schnitt schematisch angedeuteter Reifen 8 vorgesehen.

Erfindungsgemäß kann jedes der vorderen Fahrzeugräder 3 einen zusätzlichen Lastpfad zwischen dem Stoßfängerquerträger 12 und der Fahrgastzelle 10 des Fahrzeuges 1 im Kollisionsfall realisieren, wobei das Fahrzeugrad 3 ein geringeres Deformationskraftniveau als die Fahrgastzelle 10 aufweist. Bei der Energieabsorptionsanordnung kann das Fahrzeugrad 3 durch mehrere im Kollisionsfall deformierbare Elemente der Karosserie des Fahrzeuges 1 in den zusätzlichen Lastpfad eingebunden werden.

Als deformierbare Elemente sind ein mit dem Stoßfängerquerträger 12 verbundener Radhausträger 13 und ein mit dem Schweller 9 der Fahrgastzelle 10 verbundener Schwellerträger 14 vorgesehen. An dem Schwellerträger ist an der dem Reifen zugewandten Oberfläche ein spitzer Gegenstand, wie z. B. eine Nadel 15, vorgesehen. Im Kollisionsfall kann mit der Nadel 15 die Luft aus dem Reifen 8 gezielt abgelassen werden, um das Fahrzeugrad 3 bei der nachfolgenden Deformation entsprechend zu führen, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich das Fahrzeugrad 3 nach außen weg bewegen kann.

In 2 ist das in 1 dargestellte Fahrzeug 1 nach einer Frontalkollision, welche durch einen Pfeil angedeutet ist, gezeigt. Bei der Frontalkollision wird der Stoßfängerquerträger 12 mit dem Längsträger 11 deformiert. Da das Deformationskraftniveau des Radhausträgers 13 und des Schwellerträgers 14 jeweils geringer als das Deformationskraftniveau des Fahrzeugrades 3 ist, wird vor einer Deformation des Fahrzeugrades 3 der Radhausträger 13 und der Schwellerträger 14 zur Energieabsorption deformiert bis der zusätzliche Lastpfad geschlossen ist und das Fahrzeugrad 3 in diesen Lastpfad zwischen dem Stoßfängerquerträger 12 und der Fahrgastzelle 10 eingebunden ist. Dies ist insbesondere aus 2 ersichtlich.

Das Fahrzeugrad 3 wird durch den Frontalaufprall in Fahrzeugslängsrichtung nach hinten gegen den Schwellerträger 14 des Schwellers 9 der Fahrgastzelle 10 gedrückt, wobei sich der Flansch bzw. das Felgenbett 7 im Bereich des Felgenhornes deformiert, sodass dabei Energie absorbiert werden kann. Somit kann durch die erfindungsgemäße Energieabsorptionsanordnung eine Deformation der Fahrgastzelle 10 bei einem Frontalaufprall in vorteilhafter Weise vermieden werden, weil durch den Radhausträger 13 und den Schwellerträger 14 sowie dem deformierbaren Fahrzeugrad 3 ein zusätzlicher Lastpfad auf jeder Seite des Fahrzeuges 1 zur Energieabsorption zur Verfügung gestellt wird.

1Fahrzeug 2Aufhängung 3Fahrzeugrad 4Radscheibe 5Nabe 6Bremsanlage 7Felgenbett 8Reifen 9Schweller 10Fahrgastzelle 11Längsträger 12Stoßfängerquerträger 13Radhausträger 14Schwellerträger 15Nadel

Anspruch[de]
  1. Energieabsorptionsanordnung bei einem Fahrzeug mit zumindest einem Längsträger als Lastpfad zur Absorption der bei einer Frontalkollision auf das Fahrzeug, insbesondere auf den Stoßfängerquerträger, wirkenden Deformationsenergie, dadurch gekennzeichnet, dass jedes vordere Fahrzeugrad (3) einen zusätzlichen Lastpfad zwischen dem Stoßfängerquerträger (12) und der Fahrgastzelle (10) des Fahrzeuges im Kollisionsfall realisiert, wobei das Fahrzeugrad (3) ein geringeres Deformationskraftniveau als die Fahrgastzelle (10) aufweist.
  2. Energieabsorptionsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrad (3) durch zumindest ein im Kollisionsfall deformierbares Element der Karosserie des Fahrzeuges (1) in den zusätzlichen Lastpfad eingebunden ist.
  3. Energieabsorptionsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationskraftniveau des Fahrzeugrades (3) größer als das Deformationskraftniveau des deformierbaren Elementes ist.
  4. Energieabsorptionsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Elemente ein mit dem Stoßfängerquerträger (12) verbundener Radhausträger (13) und ein mit dem Schweller (9) der Fahrgastzelle (10) verbundener Schwellerträger (14) vorgesehen sind.
  5. Energieabsorptionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrad (3) im Fall einer Frontalkollision zumindest abschnittsweise deformierbar ist, um ein vorbestimmtes Deformationskraftniveau zu realisieren.
  6. Energieabsorptionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrad (3) eine Felge mit einer Radscheibe (4) und einem an der Radscheibe (4) befestigten Felgenbett (7) umfasst, wobei die Felge aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt ist, sodass zumindest abschnittsweise unterschiedliche Deformationseigenschaften vorgesehen sind.
  7. Energieabsorptionsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Felgenbett (7) zumindest im Bereich eines Felgenhornes aus einem duktilen Werkstoff hergestellt ist.
  8. Energieabsorptionsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radscheibe (4) als Schmiede- oder Gussteil aus einem Leichtmetall hergestellt ist.
  9. Energieabsorptionsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radscheibe (4) und das Felgenbett (7) mittels Schweiß-, Bolzen-, Kleb- und/oder Nietverbindung miteinander befestigt sind.
  10. Energieabsorptionsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft aus einem auf die Felge aufgezogenen Reifen (8) gezielt ablassbar ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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