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Die Erfindung betrifft ein Energieabsorptionselement für eine Knautschzone eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Knautschzone mit wenigstens zwei solchen Energieabsorptionselementen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.
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Ein derartiges Energieabsorptionselement ist beispielsweise bereits aus der
DE 102 60 793 B4 als bekannt zu entnehmen und dort im Wesentlichen aus zwei zusammengesetzten Blechbauteilen gestaltet. Das eine Blechbauteil bildet das eigentliche, als kastenprofilartige Crashbox ausgebildete Energieabsorptionselement und das andere Blechbauteil bildet einen Aufnahmebereich für eine Fahrzeugkomponente in Form eines Kühlermoduls, sodass dieses auf die entsprechende Crashbox aufgesteckt werden kann. Überdies weist das die Crashbox bildende Blechbauteil eine Mehrzahl von Befestigungsbereichen in Form von jeweiligen Blechflanschen auf, über welche das Energieabsorptionselement am dahinter liegenden Kraftwagenaufbau – genauer gesagt an einem Querträger einer Hauptlängsträgerebene – befestigbar ist.
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Bei derartigen Anbindungen von Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise Kühlermodulen an jeweilige Energieabsorptionselemente besteht generell die Problematik, dass einerseits sichergestellt werden muss, dass eine Deformationsreihenfolge der Knautschzone im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung trotz der Anordnung der Fahrzeugkomponente in diesem Bereich ordnungsgemäß funktioniert. Dies bedeutet beispielsweise, dass bestimmte Baugruppen der Knautschzone wie beispielsweise ein Integralträger im Vorbaubereich eines Personenkraftwagens unterhalb eines bestimmten Kraftniveaus schadensfrei bleiben sollen. Vielmehr soll bei einem solchen Reparaturunfall gegebenenfalls lediglich das jeweilige Energieabsorptionselement deformiert werden, nicht jedoch die dahinter liegende Struktur des Kraftwagenaufbaus.
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Andererseits soll möglichst auch die am jeweiligen Energieabsorptionselement befestigte Fahrzeugkomponente, beispielsweise das entsprechende Kühlermodul, zumindest bei geringeren Schadensszenarien unbeschädigt bleiben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Energieabsorptionselement sowie eine Knautschzone der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass sich eine besonders günstige und reproduzierbare Deformationsreihenfolge bei einer entsprechenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ergibt, und dass des Weiteren eine übermäßige Beschädigung der jeweils am Energieabsorptionselement festgelegten Fahrzeugkomponente vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Energieabsorptionselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Knautschzone mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen beschrieben.
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Um ein Energieabsorptionselement der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich einerseits eine besonders zuverlässige und reproduzierbare Deformationsreihenfolge bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens ergibt, und mittels welcher andererseits eine an dem Energieabsorptionselement befestigte Fahrzeugkomponente, beispielsweise ein Kühlermodul, auf verbesserte Weise vor einer Beschädigung bei einer derartigen Kraftbeaufschlagung geschützt ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Energieabsorptionselement ein Abweiselement umfasst, entlang welchem die Fahrzeugkomponente bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und Relativbewegung zum Energieabsorptionselement bewegbar ist. Wird die Fahrzeugkomponente demzufolge nach einer unfallbedingten Kraftbeauschlagung gegen das Abweiselement des Energieabsorptionselements bewegt, so sorgt das Abweiselement dafür, dass die Fahrzeugkomponente in eine gewünschte Position abgewiesen bzw. bewegt wird. Somit ist es beispielsweise möglich, eine Fahrzeugkomponente aus einem Schädigungsbereich herauszubewegen und in eine Stellung zu verlagern, in welcher nicht mit übermäßigen Beschädigungen zu rechnen ist. Insbesondere bei sog. Reparaturunfällen, bei welchen ein bestimmtes Kraftniveau nicht überschritten wird, kann somit erreicht werden, dass die Fahrzeugkomponente gar nicht oder lediglich teilweise bei der Reparatur ausgetauscht werden muss.
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Durch das Abweisen der Fahrzeugkomponente kann außerdem erreicht werden, dass eine erwünschte und für jeweilige Unfallszenarien möglichst reproduzierbare Deformationsreihenfolge der Knautschzone erreicht wird. So ist es in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, dass die Fahrzeugkomponente entsprechend so verlagert werden kann, dass diese die gewünschte Deformationsreihenfolge nicht dadurch beeinträchtigt, dass sie einen entsprechenden Block oder dergleichen bildet. Vielmehr soll die Fahrzeugkomponente möglichst nicht an der Deformation beteiligt werden und diese möglichst nicht beeinflussen. Dies wird durch das Abweiselement in optimaler Weise gewährleistet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Energieabsorptionselement aus einem Strangpressprofil hergestellt ist. Somit kann in vorteilhafter Weise ein besonders leichtes und kostengünstig herstellbares, vorzugsweise einteiliges Energieabsorptionselement geschaffen werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Abweiselement durch einen Außensteg des Energieabsorptionselements gebildet ist. Ein derartiger Außensteg kann beispielsweise besonders abgestützt und einfach hergestellt werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn in wenigstens einem Knotenbereich zwischen jeweiligen Stegen des Strangpressprofils ein Befestigungselement, insbesondere eine Befestigungsöffnung, vorgesehen ist, welche in Strangpressrichtung verläuft. Eine derartige Befestigungsöffnung ist in einfacher Weise werkzeugfallend in das Bauteil einbringbar. Außerdem gewährleistet die Anordnungsstelle im jeweiligen Knotenbereich zwischen zwei Stegen eine insgesamt günstige Halterung des Energieabsorptionselements.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Aufnahmebereich sowie ein dem Kraftwagenaufbau zugewandter Endbereich jeweils einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und ein dazwischen liegender mittlerer Bereich einen sich aufweitenden Querschnitt aufweist. Somit ergibt sich für das gesamte Energieabsorptionselement ein im Wesentlichen Y-förmiger Querschnitt, wobei der mittlere Bereich das Abweiselement umfasst bzw. bildet.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Aufnahmebereich jeweilige Stege umfasst, in welchen koaxial verlaufende Aufnahmelöcher vorgesehen sind. In derartige Aufnahmelöcher ist beispielsweise auf einfache Weise ein Zapfen zur Fixierung der jeweiligen Fahrzeugkomponente einsteckbar.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energieabsorptionselement genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für Knautschzone gemäß Patentanspruch 7. Diese zeichnet sich durch zwei Energieabsorptionselemente aus, von welchen wenigstens eines einen Aufnahmebereich umfasst, der mindestens ein Toleranzausgleichselement aufweist. Durch dieses Toleranzausgleichselement ist es beispielsweise auf einfache Weise möglich, die Fahrzeugkomponente, beispielsweise das jeweilige Kühlermodul, relativ zum Kraftwagenaufbau bzw. relativ zur Personenkarosserie auszurichten.
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In diesem Zusammenhang hat es sich schließlich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das mindestens eine Toleranzausgleichselement als Langloch in einem korrespondierenden Steg des Aufnahmebereichs ausgebildet ist. Durch ein derartiges Langloch kann beispielsweise ein Toleranzausgleich in Fahrzeuglängsrichtung geschaffen werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der einzigen Zeichnung.
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Diese einzige Zeichnung zeigt in einer seitlichen Perspektivansicht ein Energieabsorptionselement für eine Knautschzone eines Personenkraftwagens, welches wenigstens einen Aufnahmebereich für eine Fahrzeugkomponente in Form eines Kühlermoduls und wenigstens einen Befestigungsbereich zur Festlegung an einem Kraftwagen in Form der Personenkraftwagenkarosserie aufweist, wobei das Energieabsorptionselement außerdem ein Abweiselement aufweist, in welchem die Fahrzeugkomponente in Form des Kühlermoduls bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und Relativbewegung zum Energieabsorptionselement bewegbar ist.
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Ein Energieabsorptionselement 10 für eine ansonsten nicht weiter erkennbare Knautschzone eines Personenkraftwagens ist in der einzigen Figur in einer seitlichen Perspektivansicht dargestellt. Außerdem dargestellt ist von einem Koordinatennetz des zugehörigen Personenkraftwagens ein Koordinatenkreuz mit der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung), der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und der Fahrzeughochrichtung (z-Richtung). Demzufolge ist aus der Figur erkennbar, dass das Energieabsorptionselement 10 mit seiner Längserstreckung in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verläuft. Das Energieabsorptionselement 10 ist im vorliegenden Fall für eine vordere Knautschzone des korrespondierenden Personenkraftwagens vorgesehen. Denkbar wäre es jedoch auch, ein derartiges Energieabsorptionselement 10 an der hinteren Knautschzone vorzusehen, insbesondere, wenn es sich um ein Fahrzeug mit Heck- oder Mittelmotor handelt. Als Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es dabei zu betrachten, dass das vorliegende Energieabsorptionselement 10 nicht nur bei Personenkraftwagen, sondern auch bei anderen Kraftwagen wie beispielsweise Transporter oder Lastkraftwagen, zum Einsatz kommen könnte.
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Des Weiteren ist in der Figur erkennbar, dass das Energieabsorptionselement 10 aus einem Strangpressprofil hergestellt ist, wobei die Strangpressrichtung vorliegend der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) entspricht. Das Energieabsorptionselement 10 ist dabei im Wesentlichen in drei Teile bzw. Bereiche unterteilt, nämlich einen Aufnahmebereich 12, einen dem nicht erkennbaren Kraftwagen zugewandten Endbereich 14 und einem dazwischen liegenden mittleren Bereich 16. Das Energieabsorptionselement 10 ist vorliegend einstückig ausgebildet.
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Der Endbereich 14 umfasst vorliegend einen hinteren Steg 18, der in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verläuft und sich an einem nicht erkennbaren Querträger eines Integralträgers bzw. Hilfsrahmens im Bereich der vorderen Knautschzone abstützt. Mit anderen Worten handelt es sich vorliegend um ein Energieabsorptionselement 10 einer dritten bzw. unteren Längsträgerebene, welche auf Höhe des Integralträgers, also unterhalb der jeweiligen Hauptlängsträger, erstreckt. Darüber hinaus ist eine obere Längsträgerebene mit jeweiligen oberen Längsträgern bzw. Kotflügelbänken vorgesehen. Insoweit entspricht die Knautschzone einem heute gängigen Aufbau mit drei Längsträgern bzw. Längsträgerebenen. An dieser Stelle sei jedoch angemerkt, dass das vorliegende Energieabsorptionselement 10 beispielsweise auch auf Höhe der Hauptlängsträger der Knautschzone angeordnet sein könnte.
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Des Weiteren umfasst der Endbereich zwei horizontal verlaufende Stege 20, 22, zwischen welchen im Abstand zum hinteren Steg 18 ein weiterer Steg 24 im Wesentlichen vertikal verläuft. Der Steg 22 erstreckt sich dabei bis an ein vorderes Ende des Energieabsorptionselements 10, also bis zum Aufnahmebereich 12. In diesem Aufnahmebereich 12 ist von dem Steg 22 ein weiterer Steg 26 beabstandet angeordnet, welcher sich parallel zu diesem in etwa horizontaler Richtung erstreckt. Die beiden Stege 22, 26 sind dabei über zwei kurze, vertikale Stege 28, 30 miteinander verbunden.
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Im mittleren Bereich 16 erstreckt sich zwischen den beiden Stegen 24, 30 ein Außensteg 32, dessen Funktion im Weiteren noch näher erläutert werden wird. Dieser Außensteg 32 ist außerdem durch einen schräg verlaufenden Steg 34 abgestützt, welcher mit seinem einen Ende nahe eines Knotenbereichs 36 zwischen dem Steg 22 und dem Steg 24 endet. Ein oberer Knotenbereich 38 zwischen dem schräg verlaufenden Steg 34 und dem Außensteg 32 ist nahe dem Steg 30 angeordnet.
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Innerhalb der beiden Stege 22, 26 des Aufnahmebereichs 12 sind jeweilige, koaxial verlaufende Aufnahmelöcher 40, 42 eingebracht, wobei in deren jeweilige Achsen im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufen. In diese Aufnahmelöcher 40, 42 kann ein nicht dargestellter Zapfen eines ebenfalls nicht dargestellten Kühlermoduls von oben her eingesteckt und aufgesetzt werden. Somit ist das Kühlermodul durch das jeweilige Energieabsorptionselement 10 am Kraftwagenaufbau gehalten. Dem Energieabsorptionselement 10 kommt somit eine Doppelfunktion zu, nämlich einerseits als Bauteil einer Deformationsreihenfolge der Knautschzone und andererseits zur Halterung des Kühlermoduls. An dieser Stelle sei angemerkt, dass anstelle des Kühlermoduls auch eine andere Fahrzeugkomponente mittels des Energieabsorptionselements 10 gehaltert werden kann. Insbesondere seien dabei eine jeweilige Wasserpumpe oder jeweilige Leitungen oder andere Bauteile, insbesondere des Wasserkühlkreislaufes des Kraftwagens, erwähnt.
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Kommt es nun beispielsweise bei einem Frontaufprall zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Knautschzone, so reißt nach Überschreiten eines bestimmten Kraftniveaus der entsprechende Zapfen des Kühlermoduls nahe der beiden Aufnahmelöchern 40, 42 ab, sodass sich das durch eine entsprechende kraftbeaufschlagte Kühlermodul relativ zum Energieabsorptionselement 10 bewegen kann. Insbesondere trifft dabei das Kühlermodul mit seinem unteren Ende auf den Außensteg 32 auf, welcher somit ein Abweiselement für das Kühlermodul bildet, wenn sich dieses in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach hinten bewegt.
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Durch das Abweiselement 32 in Form des entsprechenden Steges wird somit einerseits erreicht, dass das Kühlermodul infolge seiner Relativbewegung zum Energieabsorptionselement – in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach hinten – gleichzeitig auch in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben in eine entsprechende Ausweichstellung bewegt wird. Hierdurch soll zum Einen erreicht werden, dass das Kühlermodul aus einem Schädigungsbereich der Knautschzone herausgeführt wird, also dass beispielsweise bei einem Reparaturunfall, welcher ein bestimmtes Kraftniveau nicht überschreitet, lediglich ein Teil – genauer gesagt der in die Aufnahmelöcher 40, 42 eingesteckte Zapfen – ersetzt werden muss. Demgegenüber bleibt der übrige Teil des Kühlermoduls im Wesentlichen unzerstört.
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Andererseits wird durch das Verlagern des Kühlermoduls in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach hinten und gleichzeitig in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben erreicht, dass das Kühlermodul die Deformationsreihenfolge der Knautschzone nicht negativ beeinträchtigen kann. Beispielsweise wird hierdurch eine Blockbildung durch das Kühlermodul und durch die spezielle Gestaltung des Energieabsorptionselements 10 vermieden, so dass der dahinter liegende Integralträger bei einer entsprechenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bei geringem Kraftniveau schadenfrei bleibt. Hierzu muss das Energieabsorptionselement 10 auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise auswechselbar sein.
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Aus diesem Grund weist das Energieabsorptionselement 10 an jeweiligen Knotenbereichen 44, 46 zwischen dem Steg 18 und den Stegen 20, 22 ein Befestigungselement in Form einer Befestigungsöffnung 48, 50 auf, welche jeweils in Strangpressrichtung – vorliegend in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) – verlaufen. Diese werkzeugfallend ausgebildeten und sich über die gesamte Breite des Energieabsorptionselements 10 erstreckenden Befestigungsöffnungen 48, 50 dienen zur Festlegung des Energieabsorptionselements 10 an dem Integralträger. Hierdurch ist ein leichter Austausch gerade einer unfallbedingten Beschädigung des Energieabsorptionselements 10 möglich.
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Auch die Knotenbereiche 36 und 38 weisen jeweilige Befestigungsöffnungen 52, 54 auf, welche beispielsweise zur Fixierung von diversen Leitungen oder Aggregaten dienen. Gegebenenfalls können diese Befestigungsöffnungen 48, 50, 52, 54 auch nachbearbeitet sein. Insbesondere ist es dabei denkbar, jeweilige Gewinde in die Befestigungsöffnungen 48, 50, 52, 54 einzubringen.
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Eine erfindungsgemäße Knautschzone weist dabei zwei derartige Energieabsorptionselemente 10 beispielsweise vor dem entsprechenden Integralträger auf. Um dabei einen Toleranzausgleich insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) zu erreichen, ist der Aufnahmebereich 12 eines der beiden Energieabsorptionselemente 10 durch ein Toleranzausgleichselement gebildet. Dieses Toleranzausgleichselement kann in einfachster Form ein jeweiliges Langloch sein, welches sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist demzufolge denkbar, die beiden Aufnahmelöcher 40, 42 jeweils als Langlöcher zu gestalten, sodass der entsprechende Kühleraufnahmezapfen des Kühlermoduls in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verschoben werden kann. Hierdurch kann eine optimale Parallelität bzw. Ausrichtung des Kühlermoduls relativ zum Kraftwagenaufbau erreicht werden.
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Die Aufnahmelöcher 40, 42 können beispielsweise in einem Fräs-, Bohr- bzw. Stanzlochprozess in den jeweiligen Steg 22, 26 eingebracht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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