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Dokumentenidentifikation DE102005021685B4 16.05.2007
Titel Vorrichtung zur Energieabsorption bei einer Energieeinwirkung auf ein Kraftfahrzeug
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Heinemann, Frank, 85092 Kösching, DE;
Büttner, Thomas, 74080 Heilbronn, DE
DE-Anmeldedatum 11.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005021685
Offenlegungstag 16.11.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse B60R 21/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60R 19/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B62D 21/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieabsorption bei einer Energieeinwirkung auf ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Neben fertigungstechnischen Erwägungen ist bei einer Konstruktion einer Frontpartie eines Kraftfahrzeugs das Crash-Verhalten ein entscheidender Punkt. Mit einer möglichst großen Energieabsorptionsfähigkeit durch plastische Verformung der Fahrzeugkarosserie im Bereich der Aufprallstelle soll eine Beschädigung bzw. eine Verformung des Kraftfahrzeugs insgesamt gering gehalten werden. Hierbei sind in Abhängigkeit von der jeweiligen Karosserielänge des Kraftfahrzeugs verschiedene Ausgestaltungen einer derartigen Energieabsorptionsvorrichtung bekannt.

Nach dem Stand der Technik ist es üblich, eine Anbindung eines vor der Achse gelegenen Querträgers mittels Deformationselementen an einen Längsträger durchzuführen. Eine bekannte Karosseriestruktur ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 12 701 A1 beschrieben. Die bekannte Karosseriestruktur weist zwei miteinander verbundene Querträger auf, zwischen denen ein erstes Deformationselement angeordnet ist. Das Deformationselement ist dabei horizontal orientiert und in Fahrrichtung ausgerichtet. Der dem Fahrzeuginneren näher gelegene Querträger ist an seinen Seitenbereichen mit zwei weiteren Deformationselementen verbunden, welche auf der gegenüberliegenden Seite an jeweils einen zugeordneten Längsträger angrenzen. Diese beiden Deformationselemente sind dabei derart orientiert, dass sie in Fahrrichtung horizontal ausgerichtet sind und in Verlängerung der Längsachse eines Längsträgers zwischen dem Längsträger und dem zweiten Querträger angeordnet sind. Dies bedeutet, in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie betrachtet sind somit der Querträger, die Deformationselemente und die Längsträger in Reihe zueinander ausgebildet.

Aus der DE 199 12 272 A1 ist eine Stoßfängeranordnung bekannt, bei der eine Reihenanordnung zwischen einem Längsträger, einer Distanzkonsole und einem Querträger ausgebildet ist. Die Distanzkonsole kann bereichsweise in wenigstens zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinanderliegenden Deformationsbereiche mit unterschiedlichen Kraftniveaus gegliedert sein. Der Querträger ist in einem Querschnittprofil U-förmig ausgebildet und die Distanzkonsole erstreckt sich bereichsweise in den Querträger.

Aus der DE 100 57 311 A1 ist ein Stoßfänger bekannt, welcher einen Querträger umfasst. Zwischen dem Querträger und einem Längsträger sind Pralldämpfer als energieabsorbierende Deformationselemente in einer Reihenanordnung eingegliedert. Der Querträger 2 weist im Querschnitt ein U-förmiges Profil auf, in das sich der Pralldämpfer erstreckt.

Darüber hinaus ist aus der DE 199 28 099 A1 eine Stoßenergieaufnahmevorrichtung bekannt, bei der ein Längsträger in Reihe zu einem Crashelement und einem Stoßfänger angeordnet ist. Das Crashelement ist mit dem Längsträger mechanisch verbunden. Der Stoßfänger ist in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar angeordnet. Dazu umfasst die Vorrichtung ein Ausfahrelement, welches in einem mit Drucköl beaufschlagbaren Zylinder gelagert ist. Dieser Zylinder ist in dem Längsträger angeordnet. Der Zylinder ist von einem Stülpprofil und einem Mantelprofil umgeben.

Eine weitere bekannte Energieabsorptionsvorrichtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 10 978 A1 beschrieben. Auch bei dieser Energieabsorptionsvorrichtung ist ein Deformationselement zwischen einem Querträger und einem Längsträger des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Deformationselement ist dabei an der dem Querträger zugewandten Vorderseite des Längsträgers ausgebildet. Auch bei dieser bekannten Energieabsorptionsvorrichtung sind somit in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie betrachtet der Querträger, das Deformationselement und der Längsträger in Reihe zueinander ausgebildet.

Eine schematische Darstellung einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Energieabsorptionsvorrichtungen ist in 1 gezeigt. Wie dort dargestellt, ist ein horizontal orientierter Längsträger 1 mit einem Querträger 2 über ein zwischen dem Querträger 2 und dem Längsträger 1 angeordnetes Deformationselement 3 mechanisch verbunden. Die drei Elemente 1 bis 3 sind dabei in Längsrichtung (horizontale Richtung) hintereinander ausgebildet. Bei einer Energieeinwirkung oder Krafteinwirkung F auf eine Typschadenbarriere T gemäß der Darstellung mit dem Pfeil wird der Querträger 2 in Richtung des Längsträgers 1 verschoben, in dem das Deformationselement 3 zusammen gequetscht wird. Dadurch erfolgt eine Energieabsorption durch die Energieabsorptionsvorrichtung. Aufgrund der Reihenanordnung der Elemente ist eine lange Vorrichtung ausgebildet. Dies führt jedoch insbesondere bei kleineren Karosserien zu Konstruktionsproblemen, wenn auch bei derartig kleinen Karosserien eine entsprechende Sicherheit im Falle eines Unfalls gewährleistet werden soll. Ein Kompromiss ist bei derartigen Konstruktionen darin erforderlich, dass die Länge des Längsträgers reduziert wird, um die gesamte Energieabsorptionsvorrichtung einbauen zu können. Bei der bekannten Energieabsorptionsvorrichtung lastet ein hohes Gewicht auf der Vorderachse.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Energieabsorption im Falle einer Energieeinwirkung auf ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche kurz ausgebildet ist und eine hohe Energieabsorption gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.

Eine lösungsgemäße Vorrichtung ist zur Energieabsorption im Falle einer Energieeinwirkung auf ein Kraftfahrzeug ausgebildet und weist zumindest ein Deformationselement auf, welches zwischen einem Längsträger und einem Querträger eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das Deformationselement ist mit dem Längsträger und dem Querträger mechanisch verbunden. Das Deformationselement ist zumindest teilweise neben dem Längsträger an einer Längsseite des Längsträgers außerhalb angeordnet. Dadurch kann erreicht werden, dass einerseits eine bauraumoptimierte Vorrichtung bereitgestellt werden kann, welche zugleich eine optimale Sicherheit im Hinblick auf eine Energieabsorption einer auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Energie gewährleistet. Darüber hinaus kann mit der Vorrichtung erreicht werden, dass das Gewicht auf die Vorderachse eines Kraftfahrzeugs reduziert wird. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist darin zu sehen, dass durch die Anordnung der Deformationselemente seitlich des Längsträgers an den Längsseiten des Längsträgers die Möglichkeit gegeben ist, den Längsträger selbst länger auszubilden. Dadurch kann erreicht werden, dass im Hinblick auf einen sogenannten schnellen Crash mehr Crash-Länge zur Verfügung gestellt werden kann.

Der Querträger ist derart ausgebildet, dass er im Bereich des Längsträgers zur zumindest teilweisen Aufnahme des Längsträgers ausgebildet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass im Falle einer Energieeinwirkung eine optimale Energieübertragung auf das Deformationselement gewährleistet werden kann und der Längsträger in den Querträger einführbar ist. Diesbezüglich kann eine optimale Energieübertragung und eine optimale Ausbildung der Energieabsorptionsvorrichtung erzielt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das außen angeordnete Deformationselement unabhängig vom Innenraum des Längsträgers gestaltet werden kann.

In vorteilhafter Weise ist das Deformationselement parallel zur Längsseite des Längsträgers angeordnet. Dies bedeutet, dass das Deformationselement derart ausgerichtet ist, dass im Falle einer Energieeinwirkung auf das Deformationselement dieses aufgrund seiner baulichen Ausgestaltung vorzugsweise parallel zur Längsseite des Längsträgers zusammengequetscht wird.

Es kann vorgesehen sein, dass der Querträger zumindest im Bereich des Längsträgers ein u-förmiges Profil aufweist, wobei der Öffnungsbereich des u-förmigen Profils der Vorderseite des Längsträgers zugewandt ist. Dies ermöglicht ein sicheres Einführen des Längsträgers in den Querträger im Falle einer Energieeinwirkung auf das Kraftfahrzeug. Darüber hinaus kann gewährleistet werden, dass der Querträger die erforderliche Stabilität aufweist.

Das Deformationselement kann mit einem Endbereich an ein Stützelement anliegen, wobei das Stützelement an der Längsseite des Längsträgers angeordnet ist. Dies ermöglicht, dass das parallel zur Längsseite des Längsträgers orientierte Deformationselement im Falle einer Energieeinwirkung und einer entsprechenden Übertragung auf das Deformationselement dieses sicher und fest in seiner Position an dem Längsträger gehalten werden kann und eine optimale Energieabsorption erzielt werden kann.

In vorteilhafter Weise ist das Deformationselement derart neben dem Längsträger angeordnet, dass es im Wesentlichen bündig mit der Vorderseite des Längsträgers ausgebildet ist. Dadurch kann die gesamte Energieabsorptionsvorrichtung im Hinblick auf die horizontale Länge optimiert werden, ohne dass die Sicherheit der Vorrichtung beeinträchtigt wird und das Absorptionsverhalten reduziert wird.

Es kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei Deformationselemente in der Vorrichtung angeordnet sind. Diesbezüglich kann vorgesehen sein, dass ein erstes Deformationselement an einer oberen Längsseite des Längsträgers parallel zum Längsträger und ein zweites Deformationselement an einer unteren Längsseite des Längsträgers parallel zum Längsträger angeordnet ist. Diesbezüglich können an zwei gegenüberliegenden Seiten des Längsträgers Deformationselemente symmetrisch angeordnet sein, wodurch eine Energieabsorption nochmals verbessert werden kann.

Es kann vorgesehen sein, dass jeweils ein Verbindungselement an den freien Enden der Seitenschenkel des u-förmigen Profils des Querträgers angeordnet ist, wobei das erste Verbindungselement mit dem ersten Deformationselement und das zweite Verbindungselement mit dem zweiten Deformationselement mechanisch verbunden ist. Die Verbindungselemente können dabei derart an den freien Enden der Seitenschenkel angeordnet sein, dass sie vom Öffnungsbereich des u-förmigen Profils wegorientiert sind. Die Verbindungselemente können dabei zur Kraft- bzw. Energieübertragung auf die zugeordneten Deformationselemente an vorderen Endbereichen der Deformationselemente anliegen.

Es kann vorgesehen sein, dass das Deformationselement als ein einziges Element ausgebildet ist und umlaufend, insbesondere ringförmig, um den Längsträger ausgebildet ist. Dadurch kann in geeigneter Weise ein relativ großes Deformationselement platzsparend angeordnet werden, wodurch die Energieabsorption der Vorrichtung verbessert werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 Eine Schnittdarstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Energieabsorptionsvorrichtung; und

2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Energieabsorption.

In allen Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In 2 ist in schematischer und vereinfachter Weise eine Vorrichtung I zur Energieabsorption bei einer Energieeinwirkung auf ein Kraftfahrzeug gezeigt. Diese Vorrichtung I weist einen Längsträger 1 auf, welcher langgestreckt ausgebildet ist und mit seiner Längsachse im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Der Längsträger umfasst eine Vorderseite 11, eine obere Längsseite 12 und eine untere Längsseite 13. Ferner weist die Vorrichtung I einen Querträger 2 auf, welcher im Ausführungsbeispiel zumindest im Bereich des Längsträgers 1 insbesondere im Bereich der Vorderseite 11 des Längsträgers 1, einen u-förmigen Profilverlauf aufweist. Der u-förmige Profilverlauf weist einen im Wesentlichen vertikal orientierten Bodenschenkel 21 sowie zwei Seitenschenkel 22 und 23 auf. Ein Öffnungsbereich des u-förmigen Profils ist in Richtung der Vorderseite 11 des Längsträgers 1 orientiert und mit einer derartigen Weite ausgebildet, dass der Längsträger 1 vom u-förmigen Profil des Querträgers 2 aufgenommen werden kann.

Wie des Weiteren aus der Darstellung in 2 zu erkennen ist, ist an dem ersten Seitenschenkel 22 ein Verbindungselement 24 und am zweiten Seitenschenkel 23 ein Verbindungselement 25 angeordnet. Das Verbindungselement 24 liegt dabei an einem vorderen Endbereich eines ersten Deformationselements 31 an. In entsprechender Weise liegt das Verbindungselement 25 an einem vorderen Endbereich eines zweiten Deformationselement 32 an.

Das erste Deformationselement 31 ist im Ausführungsbeispiel parallel zum Längsträger 1, insbesondere parallel zur oberen Längsseite 12 angeordnet und seitlich der Längsachse des Längsträgers 1 neben dem Längsträger 1 platziert. In entsprechender Weise ist das zweite Deformationselement 32 parallel zur unteren Längsseite 13 des Längsträgers 1 angeordnet und seitlich versetzt zur Längsachse des Längsträgers 1 neben dem Längsträger 1 platziert. Wie aus der Darstellung in 2 zu erkennen ist, sind die beiden Deformationselemente 31 und 32 symmetrisch zur Längsachse des Längsträgers 1 angeordnet. Wie des Weiteren in 2 gezeigt, sind die beiden Deformationselemente 31 und 32 im vorderen Endbereich des Längsträgers 1 angeordnet und mit ihren jeweiligen vorderen Endbereichen im Wesentlichen bündig mit der Vorderseite 11 des Längsträgers 1 ausgebildet. Die hinteren Endbereiche der Deformationselemente 31 und 32 liegen an Stützelementen 41 bzw. 42 an.

Im Falle einer Energieeinwirkung bzw. einer Krafteinwirkung F auf das Kraftfahrzeug bzw. auf eine Typschadenbarriere T in Richtung des dargestellten Pfeils erfolgt eine Energieeinwirkung auf die Vorrichtung I. Dabei wird eine auf den Querträger 2, insbesondere auf den Bodenschenkel 21 einwirkende Energie bzw. einwirkende Kraft über die Seitenschenkel 22 und 23 und den Verbindungselementen 24 und 25 auf das Deformationselement 31 und das Deformationselement 32 übertragen. Dabei werden die Deformationselemente 31 und 32 vorzugsweise im Wesentlichen in horizontaler Richtung zusammengequetscht. Dies erfolgt aufgrund der baulichen Ausgestaltung der Deformationselemente 31 und 32 und ihrer parallelen Anordnung im Ausführungsbeispiel. Bei diesem Zusammenquetschen der Deformationselemente 31 und 32 wird der Querträger 2 in Richtung des Längsträgers 1 bewegt und der Längsträger 1 in den u-förmigen Profilbereich des Querträgers 2 eingeschoben.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die im Querschnitt dargestellten Deformationselemente 31 und 32 als ein einziges Deformationselement ausgebildet sind und zumindest teilweise umlaufend um den Längsträger 1 angeordnet sind.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Energieabsorption bei einer Energieeinwirkung auf ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Deformationselement (31, 32), welches zwischen einem Längsträger (1) und einem Querträger (2) eines Kraftfahrzeugs angeordnet und mit dem Längsträger (1) und dem Querträger (2) mechanisch verbunden ist, wobei das Deformationselement (31, 32) zumindest teilweise neben dem Längsträger (1) an einer Längsseite (12, 13) des Längsträgers (1) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

– das Deformationselement (31, 32) zumindest teilweise umlaufend um den Längsträger (1) angeordnet ist und

– der Querträger (2) im Bereich des Längsträgers (1) zur zumindest teilweisen Aufnahme des Längsträgers (1) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (31, 32) parallel zur Längsseite (12, 13) des Längsträgers (1), insbesondere im vorderen Endbereich des Längsträgers (1), angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) zumindest im Bereich des Längsträgers (1) ein u-förmiges Profil aufweist, wobei der Öffnungsbereich des u-förmigen Profils der Vorderseite (11) des Längsträgers (1) zugewandt ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Deformationselement (31, 32) mit einem Endbereich an ein Stützelement (41, 42) anliegt, wobei das Stützelement (41, 42) an der Längsseite (12, 13) des Längsträgers (1) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (31, 32) derart neben dem Längsträger (1) angeordnet ist, dass es im Wesentlichen bündig mit der Vorderseite (11) des Längsträgers (1) ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Deformationselement (31) an einer oberen Längsseite (12) des Längsträgers (1) parallel zum Längsträger (1) und ein zweites Deformationselement (32) an einer unteren Längsseite (13) des Längsträgers (1) parallel zum Längsträger (1) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Verbindungselement (24, 25) an den freien Enden der Seitenschenkel (22, 23) des u-förmigen Profils des Querträgers (2) angeordnet ist, wobei das erste Verbindungselement (24) mit dem ersten Deformationselement (31) und das zweite Verbindungselement (25) mit dem zweiten Deformationselement (32) mechanisch verbunden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (31, 32) als ein Element ausgebildet ist und zumindest teilweise umlaufend, insbesondere ringförmig, um den Längsträger (1) ausgebildet ist.






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