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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug, z.B. ein Automobil), und insbesondere eine Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug, in welcher sich eine Aufprallreaktionslänge eines Knautschelements (z.B. Aufprallkastens, Aufprallbox, Crashbox) erstreckt.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Üblicherweise ist eine Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug an einer Vorderseite und an einer Hinterseite entsprechend einer Längsrichtung eines Fahrzeugs angebracht, um durch Absorbieren eines Aufpralls, wenn ein Fahrzeug z.B. auf einen Fußgänger, ein anderes Fahrzeug oder ein Objekt prallt, zur Sicherheit der Fahrzeuginsassen beizutragen und um gleichzeitig eine Deformation eines Fahrzeugkörpers zu minimieren.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 weist eine Aufprallabsorptionsvorrichtung eines internen Stands der Technik auf Stoßstangenträger 1, welche in einer Trägerform hergestellt sind, um an einer Vorderseite und an einer Hinterseite eines Fahrzeugs in einer Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet zu sein, und Knautschelementeinheiten 3, welche an beiden Seitenabschnitten des Stoßstangenträgers 1 in der Querrichtung des Fahrzeugs an einer Hinterseite des Stoßstangenträgers 1 angebracht sind.
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Die Knautschelementeinheiten 3 sind an beiden Seitenabschnitten des Stoßstangenträgers 1 (jeweils) mittels einer Halterung 2 angebracht und sind direkt an Längsträgern 4 angebracht, um abgestützt zu sein.
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Die Längsträger 4 erstrecken sich sowohl an der in Querrichtung des Fahrzeugs linken als auch an der in Querrichtung des Fahrzeugs rechten Seite in eine Längsrichtung des Fahrzeugs, um einen Fahrzeugkörper zu bilden.
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Die Knautschelementeinheit 3 weist ein Knautschelement 31, welches im Allgemeinen wie ein viereckiger Block geformt ist, und eine Befestigungshalterung 32 zum Anbringen des Knautschelements 31 an dem Längsträger 4 auf.
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Eine Öffnung ist an einer Hinterseite des Stoßstangenträgers 1 in der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgebildet, und ein Spitzen-Ende des Knautschelements 31 ist durch die Öffnung hindurch eingebracht, um an dem Stoßstangenträger 1 mittels der Halterung 2 fest angebracht zu sein.
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Ein hinteres Ende des Knautschelements 31 ist fest an dem Längsträger 4 mittels der Befestigungshalterung 32 angebracht.
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Eine Mehrzahl von Verstärkungsrippen 31a ist in einer Längsrichtung des Knautschelements 31 ausgebildet, wodurch die Beanspruchbarkeit bzw. Festigkeit des Knautschelements 31 verstärkt wird.
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Eine Länge L zwischen dem Spitzen-Ende des Knautschelements 31, welches mit dem Stoßstangenträger 1 verbunden ist, und dem hinteren Ende, welches mit dem Längsträger 4 verbunden ist, ist mindestens zwischen 130mm und 150mm lang, um bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs eine Beschädigung eines Frontscheinwerfers, einer Motorhaube, eines Kühlermoduls oder Komponenten, welche an einer Vorderseite des Fahrzeugs angebracht sind, zu verhindern.
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Bei dem Frontalaufprall des Fahrzeugs nehmen der Stoßstangenträger 1 und das Knautschelement 31 den Aufprall bzw. Stoß auf und absorbieren Aufprallenergie, wobei sie deformiert werden, um die Aufprallenergie zu verringern. Mit einer Erhöhung der Länge des Knautschelements 31 steigt folglich die Effizienz der Aufprallenergieabsorption des Knautschelements 31.
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Jedoch gibt es eine vermeidbare Designgrenze der Länge des Knautschelements 31 aufgrund einer Einschränkung einer Spezifikation oder einer Gestaltung eines Fahrzeugs.
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Ferner offenbart die
JP 2005-271734 A eine Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend einen Stoßstangenträger, welcher einen hohlen Querschnitt hat, welcher sich in eine Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und Knautschelemente, welche in einer Längsrichtung des Fahrzeugs an beiden distalen Abschnitten des Stoßstangenträgers zwischen dem Stoßstangenträger und einem Fahrzeugkörper angeordnet sind, wobei hintere Flächen der beiden distalen Abschnitte des Stoßstangenträgers eine Öffnung aufweisen, welche ausgebildet ist, um mit dem hohlen Querschnitt des Stoßstangenträgers in Verbindung zu stehen, wobei eine Rippe an der Öffnung des Stoßstangenträgers in einer Querrichtung der Öffnung ausgebildet ist, und wobei das Knautschelement ein vorderes Spitzen-Ende, welches durch die Öffnung hindurch eingebracht ist, wobei es an der Rippe angebracht ist, um sich bis zu einer Innenseite des hohlen Querschnitts zu erstecken, und ein hinteres Spitzen-Ende, welches an dem Fahrzeugkörper in der Längsrichtung des Fahrzeugs angebracht ist, aufweist.
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Eine weitere Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug ist zudem aus der
DE 11 2008 000 555 T5 bekannt.
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Erläuterung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, welche den Vorteil hat, dass eine Aufprallreaktionsleistung eines Knautschelements verbessert wird, indem das Knautschelement in einem begrenzten Raum zwischen einem Stoßstangenträger und einem Längsträger mit einer größtmöglichen Länge ausgebildet ist.
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Hierzu stellt die vorliegende Erfindung eine Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug, z.B. Automobil) gemäß Anspruch 1 bereit, welche aufweist: einen Stoßstangenträger, welcher einen hohlen Querschnitt hat, welcher sich in eine Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und Knautschelemente, welche in einer Längsrichtung des Fahrzeugs an beiden distalen (z.B. seitlichen) Abschnitten des Stoßstangenträgers zwischen dem Stoßstangenträger und einem Fahrzeugkörper angeordnet sind, wobei hintere Flächen der beiden distalen (z.B. seitlichen) Abschnitte des Stoßstangenträgers eine Öffnung aufweisen, welche ausgebildet ist, um mit dem hohlen Querschnitt des Stoßstangenträgers in Verbindung zu stehen, wobei eine Rippe an der Öffnung des Stoßstangenträgers in einer Querrichtung der Öffnung ausgebildet ist, und wobei das (z.B. das jeweilige) Knautschelement aufweist: ein vorderes Spitzen-Ende, welches durch die Öffnung hindurch eingebracht ist, wobei es an der Rippe angebracht ist, um sich bis zu einer Innenseite des hohlen Querschnitts zu erstecken, und ein hinteres Spitzen-Ende, welches an dem Fahrzeugkörper in der Längsrichtung des Fahrzeugs angebracht ist, wobei die hintere Fläche der beiden distalen (z.B. seitlichen) Abschnitte des Stoßstangenträgers eine vertikale Fläche und eine geneigte Fläche, welche von der vertikalen Fläche aus nach unten hin geneigt ist, aufweisen, wobei die Öffnung eine erste Öffnung, welche an der vertikalen Fläche ausgebildet ist, und eine zweite Öffnung, welche an der geneigten Fläche ausgebildet ist, aufweist, und wobei die Rippe an einer Grenze (z.B. einer Grenzlinie) zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ausgebildet ist.
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Die Innenseite des hohlen Querschnitts, bis zu welcher sich das vordere Spitzen-Ende hin erstreckt, ist z.B. eine vordere Fläche (z.B. vorderen Innenfläche) des Stoßstangenträgers.
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Der Fahrzeugkörper ist z.B. ein Längsträger.
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Die Rippe ist z.B. so ausgebildet, dass sie sich in der Querrichtung des Fahrzeugs von einem Rand der Öffnung zu dem anderen Rand der Öffnung, welcher dem einen Rand zugewandt ist, hin erstreckt, indem sie durch die Öffnung hindurch verläuft.
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Das Spitzen-Ende des Knautschelements kann einen Schlitz aufweisen, an welchem die Rippe angebracht ist, um darin eingesetzt zu sein.
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Der Schlitz erstreckt sich z.B. als Ausnehmung derart, dass er eine vorbestimmte Länge von dem vorderen Spitzen-Ende in Richtung zu dem hinteren Spitzen-Ende an vertikalen Seiten des vorderen Spitzen-Endes, welche einander zugewandt sind, hat.
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Eine Querschnittsfläche des vorderen Spitzen-Endes des Knautschelements ist z.B. kleiner als eine Querschnittsfläche des hinteren Spitzen-Endes ausgebildet.
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Eine Querschnittsfläche des Knautschelements vergrößert sich beispielsweise, während sie sich von dem vorderen Spitzen-Ende des Knautschelements hin zu dem hinteren Spitzen-Ende davon erstreckt.
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Das vordere Spitzen-Ende des Knautschelements ist z.B. an einer hinteren Seite des Stoßstangenträgers mittels einer Halterung angebracht, wobei das hintere Spitzen-Ende des Knautschelements z.B. an dem Fahrzeugkörper mittels einer Befestigungshalterung angebracht ist, und wobei eine Mehrzahl von Verstärkungsrippen z.B. an beiden seitlichen Flächen des Knautschelements, welche einander in der Querrichtung des Fahrzeugs zugewandt sind, in einer Längsrichtung des Knautschelements ausgebildet ist.
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Das vordere Spitzen-Ende des Knautschelements erstreckt sich z.B. hin zu einer vorderen Fläche (z.B. vorderen Innenfläche) des Stoßstangenträgers.
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Wie oben beschrieben, kann das Knautschelement um eine Länge verlängert sein, um welche es in den Stoßstangenträger an einem begrenzten Raum zwischen dem Stoßstangenträger und dem Längsträger eingesetzt ist, wodurch die Effizienz der Aufprallenergieabsorption des Knautschelements verbessert wird.
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Die Verbesserung der Effizienz der Aufprallenergieabsorption des Knautschelements kann einen Freiheitsgrad bei einer Gestaltung erhöhen und Aufprallschaden an dem Fahrzeugkörper und an anderen Komponenten verringern, wodurch sich die Reparaturausgaben für das Fahrzeug verringern.
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Wenn ferner das Knautschelement mehr Aufprallenergie aufnimmt, kann außerdem die Sicherheit eines Fahrzeuginsassen beim Frontalaufprall des Fahrzeugs verbessert werde.
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Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Aufprallabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß des internen Stands der Technik.
- 2 ist eine Querschnittansicht in einer Längsrichtung von 1.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine Querschnittansicht in einer Längsrichtung von 4.
- 6 ist ein Graph des Vergleichs der Aufprallreaktionsleistung zwischen einer Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß des internen Stands der Technik und einer Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, unter anderem z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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In allen Zeichnungen beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Bauteile der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
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Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Bezugnehmend auf 3 weist eine Aufprallabsorptionsvorrichtung 100 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Knautschelement (eine Crashbox) 101 und einen Stoßstangenträger 103 auf.
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Das Knautschelement 101 ist in Form eines hohlen viereckigen Kastens ausgebildet, welcher einen leeren Innenraum hat.
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Eine Öffnung ist sowohl an einer Vorderseite als auch an einer Hinterseite des Knautschelements 101 in einer Längsrichtung des Knautschelements 101 ausgebildet.
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Eine Querschnittsfläche des Knautschelements 101 variiert in der Längsrichtung des Knautschelements 101. Das bedeutet, dass die Querschnittsfläche einer Vorderseite in der Längsrichtung des Knautschelements 101 verhältnismäßig kleiner ist als die der Hinterseite des Knautschelements 101.
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So wie sich ein Querschnitt ausgehend von dem Querschnitt der Vorderseite einem Querschnitt der Hinterseite (an)nähert, so vergrößert sich allmählich die Querschnittsfläche.
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In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verändert sich eine Querschnittsfläche des Knautschelements 101 in der Längsrichtung des Knautschelements 101, wobei die Querschnittsfläche nicht darauf beschränkt ist, und die Querschnittsfläche kann in der Längsrichtung des Knautschelements 101 gleichbleibend ausgebildet sein.
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Ein Schlitz 101a ist an einem vorderen Spitzen-Ende in der Längsrichtung des Knautschelements 101 ausgebildet. Der Schlitz 101 ist an einem in einer Höhenrichtung zentralen Abschnitt des vorderen Spitzen-Endes angeordnet.
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Der Schlitz 101a ist an vertikalen Seiten des vorderen Spitzen-Endes, welche einander zugewandt sind, ausgebildet und erstreckt sich als Ausnehmung derart, dass er eine vorbestimmte Länge von dem vorderen Spitzen-Ende in Richtung zu dem hinteren Spitzen-Ende hat.
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Eine Mehrzahl von Verstärkungsrippen 101b ist an beiden zugewandten Seitenflächen des Knautschelements 101 in der Querrichtung des Fahrzeugs in einem vorbestimmten Intervall in der Längsrichtung des Knautschelements 101 (z.B. in Richtung der Längsrichtung des Knautschelements 101) ausgebildet.
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Die jeweiligen Verstärkungsrippen 101b sind ausgebildet, wobei sie sich an den beiden Seitenflächen in eine Höhenrichtung der jeweiligen Seitenfläche erstrecken, und stehen von der jeweiligen Seitenfläche nach außen hin vor.
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Eine Befestigungshalterung 102 kann integral an dem hinteren Spitzen-Ende des Knautschelements 101 durch (An)Schweißen angebracht sein. Die Befestigungshalterung 102 ist derart ausgebildet, dass sie im Allgemeinen eine viereckige Plattenform hat.
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Der Stoßstangenträger 103 erstreckt sich in der Querrichtung des Fahrzeugs, wobei er eine Trägerform bzw. Balkenform hat, welche einen hohlen Querschnitt mit einem leeren Innenraum hat, so dass das Spitzen-Ende des Knautschelements 101 darin eingesetzt und an dem Stoßstangenträger 103 angebracht sein kann.
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Die hintere Fläche des Stoßstangenträgers 103 in der Längsrichtung des Fahrzeugs weist eine vertikale Fläche 103a und eine geneigte Fläche 103b, welche von der vertikalen Fläche 103a aus nach unten geneigt ist, auf.
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Eine Öffnung, welche mit dem hohlen Innenraum des Stoßstangenträgers 103 in Verbindung steht, ist an der hinteren Seite einer jeden von den zwei Seiten in der Längsrichtung des Stoßstangenträgers 103 ausgebildet. Die Öffnung weist eine erste Öffnung 103c, welche an der vertikalen Fläche 103a ausgebildet ist, und eine zweite Öffnung 103d, welche an der geneigten Fläche 103b ausgebildet ist, auf.
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Die erste Öffnung 103c und die zweite Öffnung 103d sind mittels einer Rippe 103e aufgeteilt, welche in der Querrichtung des Fahrzeugs ausgebildet ist.
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Die Rippe 103e ist derart ausgebildet, dass sie sich in der Querrichtung des Fahrzeugs von einem Rand der Öffnung hin zu dem anderen Rand der Öffnung, welcher dem einen Rand zugewandt ist, erstreckt.
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Die Rippe 103e ist derart ausgebildet, dass sie an einer Grenze (z.B. einer Grenzlinie) zwischen der vertikalen Fläche 103a und der geneigten Fläche 103b angeordnet ist.
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Das vordere Spitzen-Ende des Knautschelements 101 ist an dem Stoßstangenträger 103 mittels der Halterung 104 angebracht.
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Die Halterung 104 weist ein Verbindungsloch 104a zum Einpassen und Anbringen des vorderen Spitzen-Endes des Knautschelements 101 an der Halterung 104 durch (An)Schweißen auf.
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Die Halterung 104 ist in einem vorbestimmten Winkel gebogen, damit sie sowohl mit der vertikalen Fläche 103a als auch mit der geneigten Fläche 103b in enger Verbindung bzw. in engem Kontakt steht (z.B. dadurch, dass sie an die hintere Seite des Stoßstangenträgers angepasst ist).
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Ein oberes Ende der Halterung 104 weist einen horizontal (um)gebogenen Flansch 104b auf. Der Flansch 104 ist an dem Stoßstangenträger 103 montiert, wobei er an einer oberen Fläche des Stoßstangenträgers 103 aufsitzt bzw. aufliegt.
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Eine Mehrzahl von Verbindungslöchern 104c zum Verbinden der Halterung 104 mit dem Stoßstangenträger 103 ist um das Verbindungsloch 104a der Halterung 104 herum ausgebildet. Eine Mehrzahl von Verbindungslöchern 103f ist auch an dem Stoßstangenträger 103 korrespondierend zu der Mehrzahl an Verbindungslöchern 104c ausgebildet.
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Bezugnehmend auf 4 und 5 ist das vordere Spitzen-Ende des Knautschelements 101 an dem Stoßstangenträger 103 mittels der Halterung 104 in einem Zustand angebracht, in welchem das vordere Spitzen-Ende des Knautschelements 101 nach innen in den Stoßstangenträger 103 durch die Öffnung des Stoßstangenträgers 103 hindurch eingesetzt ist.
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Das vordere Ende des Knautschelements 101 kann mit der Halterung 104 mittels Schweißens verbunden sein, wobei es in die Halterung 104 durch das Verbindungsloch 104a der Halterung hindurch eingesetzt ist, und die Halterung kann mittels eines Bolzens (bzw. mittels Bolzen) an dem Stoßstangenträger 103 angebracht sein.
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Die Befestigungshalterung 102 ist an dem hinteren Spitzen-Ende des Knautschelements 101 angebracht, und die Befestigungshalterung 102 ist an dem Längsträger 105, welcher den Fahrzeugkörper bildet, angebracht, so dass das Knautschelement 101 zwischen dem Stoßstangenträger 103 und dem Längsträger 105 angeordnet ist.
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Die Rippe 103e des Stoßstangenträgers 103 ist in den Schlitz 101a des Knautschelements 101 eingesetzt.
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Das Knautschelement 101 hat eine Länge L von einer hinteren Fläche des Stoßstangenträgers 103 zu einer vorderen Fläche des Längsträgers 105, und eine Einsetzlänge L1, welche in den Stoßstangenträger 103 eingesetzt ist (z.B. um welche das Knautschelement 101 den Stoßstangenträger 103 eingesetzt).
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Da das Knautschelement 101 im Vergleich zur Länge L des Knautschelements 101 des internen Stands der Technik, um die Einsetzlänge L1 verlängert sein kann (L + L1), wird die Aufprallreaktionsleistung des Knautschelements verbessert.
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Gemäß einem Aufprallversuch der angebrachten Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der angebrachten Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß des internen Stands der Technik, wie in 6 dargestellt, bedeutet das, dass ein Anfangsspitzenwert der Abbremsung bzw. Verzögerung in der Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Vergleich zur Aufprallabsorptionsvorrichtung gemäß des internen Stands der Technik erhöht ist, so dass die Aufprallreaktionsleistung verbessert ist.
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Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „obere(r)“, „untere(r)“, „innere(r)“ und „äußere(r)“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf ihre jeweiligen Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehende Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diente dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
