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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Unterbodenverkleidung für
den Motorraum mit integriertem Fußgängerschutz
im Frontendbereich eines Kraftfahrzeugs.
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Eine
gattungsgemäße Unterbodenverkleidung ist aus der
DE 103 05 652 A1 bekannt,
in der eine untere Motorraumverkleidung beschrieben wird, welche
in einem vorderen Bereich bis unter und hinter ein vorderes Ende
der Stoßfängeranordnung verlängert und
als steifes Formteil ausgebildet ist. Durch diese Ausführungsform
sollen insbesondere die Unfallfolgen für einen Fußgänger
reduziert werden. Dabei wird anstelle des parallel und unterhalb
des bekannten Stoßfängerquerträgers angeordneten
zusätzlichen Querträgers eine untere Motorraumverkleidung
als steifes Formteil ausgebildet, die sich im Wesentlichen über
die gesamte Fahrzeugbreite erstreckt und in ihrem vorderen Bereich
bis unter und hinter ein vorderes Ende der Stoßfängeranordnung verlängert
ist. Bei einer Kollision mit einem Fußgänger ist
durch das derart ausgebildete Formteil eine wirkungsvolle Abstützung
des Unterschenkels des Fußgängers gegeben, wodurch
ein Eindringen unterhalb des Stoßfängers und damit
ein großer Kniebeugewinkel vermieden werden kann. Zudem
bewirkt die verlängerte Motorraumverkleidung, dass der
Fußgänger im Crashfall auf der leicht deformierbaren
Motorhaube auftrifft und nicht vom Fahrzeug überrollt wird.
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In
der
DE 102 45 903
A1 wird ein Verkleidungselement eines Kraftfahrzeuges beschrieben, das
unterhalb eines Frontbereiches angeordnet ist und das sowohl für
die Geräuschdämmung als auch zum passiven Unfallschutz
genutzt werden soll. Das Verkleidungselement ist so ausgeführt,
dass die bei einem Unfall mit Fußgängern auftretenden
Krafteinwirkungen von einem vorde ren Prallkörper über
das Verkleidungselement auf einen Hilfsrahmen übertragen
werden. Dabei stützt das zur Übertragung der Krafteinwirkung
ausgeführte Verkleidungselement den unteren Bereich des
Prallkörpers (Stoßfängers) ab, um so
einer Veränderung des Neigungswinkels bei einem Aufprall
entgegenzuwirken und schädigende Winkelstellungen des Kniegelenkes
des Fußgängers zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
eine verbesserte Ausführungsform für eine Unterbodenverkleidung
im Frontendbereich eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu
stellen, bei der einerseits ein wirkungsvoller Fußgängerschutz gewährleistet
ist und darüber hinaus das Bauteil im Crashfall Energie
absorbiert und damit den Hauptlastpfad auf der Ebene des Stoßfängers
und des Stoßfängerquerträgers entlastet,
so dass sowohl die Fahrzeuginsassen als auch die Bauteile im Frontendbereich
besser geschützt werden, ohne dass dabei die weiteren Funktionen
der Unterbodenverkleidung, nämlich Geräuschdämmung
und gezielte Strömungsführung, darunter leiden.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine Unterbodenverkleidung für
den Motorraum mit integriertem Fußgängerschutz
im Frontendbereich eines Kraftfahrzeugs, in das Absorptionselemente
zur Übertragung der Aufprallenergie in einen zusätzlichen
unteren (dritten) Lastpfad integriert sind.
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Es
ist heute im Fahrzeugbau üblich, Fahrzeugstrukturen mit
bis zu drei übereinander liegenden Lastebenen aufzubauen,
um die Crashenergie über mehrere Ebenen abzuführen.
Die Crashebenen sollen dabei parallel oder auch nacheinander die
Energie eines Zusammenstosses aufnehmen und damit eine bessere Kraftverteilung
und Krafteinleitung bewirken. Durch die zusätzlichen Crashebenen
soll der Hauptlastpfad, der sich in der Regel aus einem Stoßfängerquerträger,
einer Crashbox und einem Längsträger zusammensetzt,
entlastet werden, womit ein zusätzlicher Schutz für
die Fahrzeuginsassen als auch für die Bauteile im Frontendbereich
erreicht wird. Neben dem oben beschriebenen Hauptlastpfad sind heute üblicherweise
weitere Crashebenen als Lastpfade vorgesehen, die entweder ober-
oder unterhalb des Hauptlastpfades angeordnet sind. Dabei wird die
obere zusätzliche Crashebene häufig durch einen
Frontendträger oder Gurt als Querträger sowie eine
Kotflügelbank als Längsträger ausgebildet,
während die unterhalb des Hauptlastpfads angeordnete (dritte)
Crashebene im Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist,
der in diesem Bereich dann über entsprechende Längsträger
oder Rahmenkonstruktion verfügt, auf die Aufprallenergie übertragen wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, die Aufprallenergie über
die erfindungsgemäße Bodenverkleidung in den unteren
Lastpfad (dritten) Lastpfad einzuleiten, wobei in die Bodenverkleidung
zusätzlich Absorptionselemente integriert sind, über
die die Aufprallenergie auf einen entsprechenden Hilfsrahmen oder
Längsträger im Unterbodenbereich übertragen
wird.
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Die
Absorptionselemente wirken als Crashboxen, die einen Teil der Aufprallenergie
absorbieren und dabei so lange kontinuierlich deformiert werden, bis
sie vollständig zusammengedrückt sind und dann die
Aufprallenergie direkt von dem Hilfsrahmen bzw. einem entsprechenden
Längsträger aufgenommen wird.
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Die
Absorptionselemente können jede denkbare für eine
Crashbox passende Geometrie aufweisen, um diese Aufgabe zu erfüllen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Absorptions elemente
als rampenförmige, mit über Kreuz angeordneten
Verstärkungsrippen stabilisierte Crashboxen ausgebildet
sind.
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Vorzugsweise
ist die Unterbodenverkleidung symmetrisch aufgebaut, wobei vorteilhaft
die Absorptionselemente in den seitlichen Bereichen auf ihrer zum
Motor weisenden Oberseite angeordnet sind und dort zwei Bereiche
mit symmetrisch angeordneten Absorptionselementen ausbilden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Unterbodenverkleidung sieht
vor, dass der vordere Bereich der Unterbodenverkleidung verstärkt
und versteift ist, um so einen optimalen Fußgängerschutz zu
gewährleisten zu können.
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Darüber
hinaus können auf der Oberseite der Unterbodenverkleidung über
die ihre gesamte Breite verteilt Verstärkungsrippen in
Längsrichtung angeordnet sein, durch die das Bauteil zusätzlich
stabilisiert wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Unterbodenverkleidung sieht vor,
dass ihr vorderer Bereich als Spoiler zur Optimierung der Luftführung
im Frontendbereich ausgeführt ist.
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Im
Folgenden wird die erfindungsgemäße Unterbodenverkleidung
anhand von Zeichnungen ausführlich erläutert.
Dabei zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung der Unterbodenverkleidung als Einzelstück
und
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2 einen
schematischen Längsschnitt des Frontendbereichs eine Kraftfahrzeugs.
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In
der 1 ist eine Draufsicht auf die Oberseite einer
erfindungsgemäßen Unterbodenverkleidung 1 in
einer perspektivischen Darstellung zu sehen. Als Oberseite wird
dabei die zum Motor hinweisende Seite der Unterbodenverkleidung 1 angesehen.
In der Bodenverkleidung 1 sind Absorptionselemente 2 zur Übertragung
von Aufprallenergie in einen zusätzlichen unteren Lastpfad 9 integriert.
Im vorliegenden Fall sind die Absorptionselemente 2 als rampenförmige,
mit über Kreuz angeordneten Verstärkungsrippen 3 stabilisierte
Crashboxen ausgebildet.
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Die
erfindungsgemäße Unterbodenverkleidung 1 ist
vorzugsweise symmetrisch aufgebaut und weist dabei in ihren beiden
seitlichen Bereichen symmetrisch angeordnete Absorptionselemente 2 auf. Erfindungsgemäß sind
die Absorptionselemente 2 so ausgelegt, dass während
der Krafteinwirkung zunächst konstant Energie von den Absorptionselementen 2 aufgenommen
wird, wobei das Absorptionselement 2 deformiert wird. Erst
in dem Augenblick, in dem das Absorptionselement 2 vollständig deformiert
ist, wird die Aufprallenergie direkt auf einen Hilfsrahmen 10 und/oder
einen Längsträger 10 übertragen,
an denen die Unterbodenverkleidung 1 angeordnet ist.
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Über
die gesamte Breite der Unterbodenverkleidung sind auf ihrer zum
Motor weisenden Oberseite in Längsrichtung angeordnete
Verstärkungsrippen 6 zur Stabilisierung des Bauteils
angeordnet. Weitere Verstärkungsrippen 6 sind
im vorderen Bereich 4 des Bauteils zu sehen, wodurch die
Funktionalität dieses Bereiches als Fußgängerschutz
optimiert wird.
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Bei
dem in der 1 gezeigten Bauteil schließen
die Absorptionselemente 2 formschlüssig mit dem
rückwärtigen Bereich des Bauteils ab. Dabei handelt
es sich jedoch lediglich um eine vorteilhafte Ausgestaltung für
eine bestimmte Unterbodenkons truktion. Die jeweilige Ausgestaltung
des Designs der Unterbodenverkleidung 1 kann selbstverständlich
jeder beliebigen Unterbodenkonstruktion angepasst werden, wobei
die Absorptionselemente 2 stets so ausgebildet sind, dass
sie eine Energieübertragung auf einen entsprechenden Hilfsrahmen 10 oder
einen Längsträger 10 im Unterbodenbereich
ermöglichen. Dazu kann das Absorptionselement 2 je
nach Bedarf auch zurückversetzt auf der Unterbodenverkleidung angeordnet
sein oder über das Bauteil nach hinten hinausragen.
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Die 2 zeigt
eine schematische Darstellung des Frontendbereichs eines Kraftfahrzeugs
mit insgesamt drei Crashebenen 7, 8, 9,
in den eine erfindungsgemäße Unterbodenverkleidung 1 integriert ist.
Die Crashebenen 7, 8, 9 sind vorgesehen,
um im Falle eines Hochgeschwindigkeitszusammenstosses zum Schutz
von Fahrzeuginsassen Aufprallenergie aufzunehmen.
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In
der Abbildung, in der die die Aufprallrichtung durch den Richtungspfeil
X wiedergegeben ist, sind darüber hinaus unterschiedliche
Crashzonen zu sehen, die in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des
Aufpralls aktiviert werden.
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Für
den Fall eines Zusammenstosses mit geringer Geschwindigkeit sind
vorgelagerte Crashzonen vorgesehen, wobei die erste Crashzone im
Falle eines Zusammenstosses, beispielsweise mit einem Fußgänger
bei 4 bis 8 km/h, aktiviert wird. Diese Crashzone umfasst den Stoßfängerquerträger 13 sowie
den vorderen Bereich 4 der erfindungsgemäßen Unterbodenverkleidung 1.
Im vorderen Bereich 4 der Unterbodenverkleidung 1 ist
zusätzlich ein Spoiler 5 ausgebildet, der in die
Stoßfängerverkleidung 14 übergeht.
Für den Fall eines innerstädtischen Auffahrunfalls
mit geringen Geschwindigkeiten bis zu 16 km/h ist die zweite Crashzone
betroffen, die in Bezug auf den Hauptlastpfad 7 die Crashbox 12 sowie
den Stoßfängerquerträger 13 betrifft
und in Bezug auf den unteren Lastpfad 9 die erfindungsgemäße
Unterbodenverkleidung 1, die einen Teil der Aufprallenergie über
das Absorptionselement 2 auf einen Hilfsrahmen 10 und/oder
Längsträger 10 im Unterbodenbereich des
Kraftfahrzeugs überträgt.
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Bei
höheren Geschwindigkeit sind dann alle Lastpfade 7, 8, 9 betroffen,
wobei nun auch die obere Crashebene 8 aktiviert wird, die
in dem dargestellten Fall durch eine Kotflügelbank 15 als
Längsträger ausgebildet ist. Je nach Gestaltung
des Frontendbereiches können die drei Crashebenen 7, 8, 9 gleichzeitig oder
auch zeitlich versetzt aufeinanderfolgend aktiviert werden. Dabei
absorbiert der Hauptlastpfad 7, der sich aus einem Längsträger 11,
einer Crashbox 12 und dem Stoßfängerquerträger 13 zusammensetzt
ca. 80% der Aufprallenergie, während die beiden zusätzlichen
Lastpfade 8 und 9 jeweils ca. 10% der Aufprallenergie
absorbieren.
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Bei
der in der 1 gezeigten Konstruktion des
Frontendbereichs ist ein optimaler Fußgängerschutz
dadurch gewährleistet, dass die Unterbodenverkleidung 1 mit
ihrem vorderen Bereich 4 auf gleiche Höhe bis
zur Vorderseite der Stoßfängerverkleidung 14 verlängert
ist, so dass im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger
der Unterschenkel des Fußgängers am vorderen Bereich
der Unterbodenverkleidung 1 wirkungsvoll abgestützt
wird, wodurch ein Eindringen des Beines unterhalb des Stoßfängers vermieden
wird. Bei entsprechend steifer Ausgestaltung der Unterbodenverkleidung 1 wird
der Körper des Fußgängers nun im Crashfall
auf die leicht deformierbare Motorhaube gelenkt, in deren Bereich
beispielsweise die Kotflügelbank 15 mit Energieabsorptionselementen
ausgerüstet ist, wodurch die Unfallfolgen für
den Fußgänger gemildert werden. Das in die Unterbodenverkleidung 1 integrierte
Absorptionselement 2, das nichts anderes als eine Crashbox
ist, kommt erst bei höheren Geschwindigkeiten zum Tragen,
wobei dieses Absorptionselement 2 bis zu seiner maximalen
Deformation zusammengedrückt wird und erst anschließend
Energie direkt auf den unteren Längsträger 10 bzw.
einen entsprechenden Hilfsrahmen 10 geleitet wird.
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Auf
diese Weise erfüllt die erfindungsgemäße
Unterbodenverkleidung 1 insgesamt drei Funktionen, wobei
sie einerseits die konventionelle Funktion einer Unterbodenverkleidung
erfüllt und eine entsprechende Geräuschdämmung
und auch Luftführung in diesem Bereich gewährleistet.
Darüber hinaus wirkt sie durch ihren entsprechend ausgebildeten vorderen
Bereich 4 als Fußgängerschutz und ihre dritte
Funktion erfüllt sie durch die Anbindung über die
Absorptionselemente 2 an die untere Crashebene 9,
wobei zusätzlich Energie absorbiert wird, wodurch ein erhöhter
Schutz für die Fahrzeuginsassen sowie die Bauteile in diesem
Bereich erreicht wird.
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Allgemein
erreicht man durch die zusätzlichen energieabsorbierenden
Elemente 2, dass für die Absorption einer definierten
Energiemenge nun ein geringerer Bauraum benötigt und eine
größere Sicherheit für die Fahrzeuginsassen
erreicht wird, was insbesondere für Kleinwagen von großem
Vorteil ist, bei denen die Sicherheit für die Fahrzeuginsassen
im Falle eines Zusammenstoßes häufig ein Problem darstellt.
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- 1
- Unterbodenverkleidung
- 2
- Absorptionselement
- 3
- Verstärkungsrippe
- 4
- vorderer
Bereich (Unterbodenverkleidung)
- 5
- Spoiler
- 6
- Verstärkungsrippe
- 7
- Hauptlastpfad
(1. Crashebene)
- 8
- oberer
Lastpfad (2. Crashebene)
- 9
- unterer
Lastpfad (3. Crashebene)
- 10
- Hilfsrahmen
und/oder Längsträger
- 11
- Längsträger
- 12
- Crashbox
- 13
- Stoßfängerquerträger
- 14
- Stoßfängerverkleidung
- 15
- Kotflügelbank
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10305652
A1 [0002]
- - DE 10245903 A1 [0003]