DE10205627A1 - Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem als ein Hohlprofil ausgebildeten Querträger (2) zur Aufnahme von Stößen auf ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Halterung (4) zur Befestigung des Querträgers (2) an dem Kraftfahrzeug, und mit mindestens einem in dem Querträger (2) angeordneten Deformations-Einsatz (17-17d) zur Dämpfung eines Aufpralls auf den Querträger (2).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge.
• Es ist seit langem bekannt, Hohlprofile für Stoßstangen bei Kraftfahrzeugen zu verwenden. Aus der EP 0 718 157 B1 (entspr. US 5,727,826) ist ein entsprechender Querträger bekannt, der zur Stabilisierung innerhalb des Profils mehrere speziell gestaltete, einteilig mit dem Querträger ausgebildete Querstege aufweist. Die Herstellung entsprechender Querträger ist kostenaufwendig und erhöht das Gewicht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfachen Querträger als Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der Stöße von außen möglichst gut dämpft.
• Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, in einem als Hohlprofil ausgebildeten Querträger ein oder mehrere Deformations-Einsätze vorzusehen, die einen von außen auf den Querträger wirkenden Stoß dämpfen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Zusätzliche Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von fünf Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen
• Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schutzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
• Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,
• Fig. 3a bis 3d die Schutzvorrichtung gemäß Fig. 1 bei einem Aufprall,
• Fig. 4 eine Schutzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
• Fig. 5 eine Schutzvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
• Fig. 6 eine Schutzvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und
• Fig. 7 eine Schutzvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3d eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Eine Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge weist einen als Stoßstange ausgebildeten, gegenüber der Frontlinie 1 des Kraftfahrzeugs nach außen gewölbten Querträger 2 auf. Der Querträger 2 ist im Bereich seiner äußeren Enden 3 beispielsweise jeweils durch eine Schweißnaht mit zwei Halterungen 4 verbunden. Die Halterung 4 weist umfangsseitig eine geschlossene, sich im wesentlichen in Richtung der Front-Richtung 5 erstreckende und leicht verjüngende, im Querschnitt rechteckige Tragwand 6 auf, die im Bereich ihres äußeren Endes nach innen umgebogen ist, um eine Kontaktfläche für die Verschweißung mit dem Querträger 2 zu bilden. Am entgegen der Richtung 5 liegenden Ende der Tragwand 6 geht diese in einen sich senkrecht zur Richtung 5 nach außen erstreckenden Flansch 7 über, in dem Befesfigungs-Bohrungen 8 vorgesehen sind. Die Halterung 4 ist mit durch die Bohrungen 8 geführte Schrauben mit den beiden Längsträgern 9 des Kraftfahrzeugs, die sich entlang der Richtung 5 erstrecken, verbunden. Anstelle der beschriebenen, im wesentlichen starren Halterung 4 kann ein reversibel und/ oder irreversibel arbeitender Dämpfer als Halterung vorgesehen sein.
• Bei dem Querträger 2 handelt es sich um ein stranggepresstes Hohlprofil, beispielsweise aus Aluminium. Es kann jedoch auch ein mit einer Schweißnaht geschlossenes Hohlprofil aus Stahlblech verwendet werden. Der Querträger 2 weist einen im wesentlichen vertikal verlaufenden äußeren Druckgurt 10 sowie einen diesem gegenüberliegenden, im wesentlichen parallel zu diesem verlaufenden inneren Zuggurt 11 auf. Der Druckgurt 10 und der Zuggurt 11 sind durch eine obere Querwand 12 sowie eine untere Querwand 13 zu einem einteiligen, umfangsseitig geschlossenen Hohlprofil mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt miteinander verbunden. Die Querwände 12 und 13 weisen einen im wesentlichen parallel zur Richtung 5 verlaufenden inneren Abschnitt 14 auf, der entlang einer sich über die Länge des Querträgers 2 erstreckenden Sollbiegelinie 15 in einen äußeren Abschnitt 16 übergeht. Die Abschnitte 16 erweitern sich entlang der Richtung 5. Der Druckgurt 10 weist somit eine Höhe H_D auf, die größer ist als die Höhe H_Z des Zuggurtes 11. Es ist jedoch auch möglich, einen Querträger mit einem vollkommen anderen Querschnitt einzusetzen. Insbesondere kann auch ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt als Querträger verwendet werden.
• In dem Querträger 2 ist ein Deformations-Einsatz 17 angeordnet. Bei diesem handelt es sich um ein vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, bestehendes Hohlprofil. Der Einsatz 17 erstreckt sich im wesentlichen über die volle Länge des Querträgers 2, d. h. von dem einen äußeren Ende zu dem anderen äußeren Ende. Der Einsatz 17 ist in dem Querträger 2 reibschlüssig durch das Nachaußenbiegen der Einheit aus Querträger 2 und Einsatz 17 oder stoffschlüssig durch Verschweißen des Einsatzes 17 mit dem Querträger 2 festgelegt. Es ist auch möglich, den Einsatz 17 durch Nieten, beispielsweise mit dem Zuggurt 11 zu verbinden. Der Einsatz 17 weist eine an dem Druckgurt 10 anliegende Außenwand 18, eine an dem Zuggurt 11 anliegende Innenwand 19 sowie an den Querwänden 12 und 13 anliegende Seitenwände 20 bzw. 21 auf. Die Wände 18 bis 21 liegen im wesentlichen auf den Seiten eines Rechtecks. Zwischen den Wänden 18 und 20, 20 und 19, 19 und 21 sowie 21 und 18 befinden sich nach innen gewölbte, rinnenförmige Anfalt-Wände 22, 23, 24, 25, die mit den Wänden 18 bis 21 einteilig unter Bildung eines geschlossenen Hohlprofils ausgebildet sind.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3a bis 3d die Deformation des Querträgers 2 sowie des Einsatzes 17 bei einem Aufprall von vorne auf den Querträger 2 beschrieben. Zunächst werden, wie in Fig. 3b dargestellt, die Querwände 12 und 13 entlang der Sollbiegelinie 15 eingedrückt. Im Bereich des Einsatzes 17 werden die Anfalt-Wände 22 bis 25 nach innen gedrückt, wobei die Wände 18 bis 21 weiterhin an den entsprechenden Wänden des Querträgers 2 anliegen. Bei einer weiteren, in Fig. 3c dargestellten Verformung beginnen die Querwände 12 und 13 nach innen oder außen auszubrechen. Gleichzeitig wird der Einsatz 17 weiter zusammengeschoben. Dieser Prozess ist in Fig. 3d weiter fortgesetzt dargestellt. Durch die Sollbiegestellen im Bereich des Querträgers 2 und des Einsatzes 17 wird erreicht, dass die Anordnung aus Querträger 2 und Einsatz 17 auch im deformierten Zustand ihre Grundform nicht verliert, das heißt der Druckgurt 10 und der Zuggurt 11 verlaufen im wesentlichen noch parallel zueinander, die Verbindung zwischen dem Zuggurt 11 und der Halterung 4 reißt nicht, und die Halterung 4 bleibt im wesentlichen in Takt. Erst bei einem weiteren Zusammendrücken wird die Halterung 4 wesentlich deformiert. Durch den Einsatz 17 ist es möglich, bei unveränderter Baulänge der Halterung 4 und des Querträgers 2 die bei einem Aufprall durch Deformation aufnehmbare Energie zu erhöhen und einen Aufprall besser zu dämpfen. Dies geschieht ohne eine wesentliche Gewichtserhöhung, da es sich bei dem Einsatz 17 um ein Hohlprofil handelt. Des weiteren können bei dem Querträger 2 einfachere und gegebenenfalls weniger stabile Materialien für den Querträger 2 verwendet werden, da die eigentliche Stabilität und das Deformationsverhalten durch den Einsatz 17 geprägt werden. Es ist auch möglich, den Einsatz 17 als Kunststoffspritzteil auszubilden. Generell ergibt sich durch die Kombination des Querträgers 2 mit dem Einsatz 17 der Vorteil, dass für den Querträger 2 ein einfaches, im wesentlichen rechteckiges oder rundes Profil gewählt werden kann und zur Erhöhung der Stabilität und des Deformationsverhaltens ein entsprechend ausgebildeter, eingeschobener Deformations-Einsatz 17 gewählt werden kann. Darüber hinaus kann für viele Kraftfahrzeugtypen immer derselbe Querträger 2 verwendet werden, dessen Deformations-Eigenschaften je nach Autotyp, beispielsweise Limousine oder Geländewagen, durch entsprechende Deformations-Einsätze 17 eingestellt werden. Es ist darüber hinaus möglich, den Einsatz 17 als Kunststoff-Schaumteil, insbesondere als Aluminium- Schaumteil, auszubilden. Die Schutzvorrichtung ist darüber hinaus sehr viel einfacher bezüglich externer Vorgaben, z. B. an das Dämpfungsverhalten, abstimmbar. Es müssen nur die Einsätze 17 getauscht werden, um beispielsweise ein gewünschtes maximales Kraftniveau bei einem Aufprall einzustellen. Hierdurch ist auch eine Nachrüstung nach der Herstellung des Kraftfahrzeugs möglich. Darüber hinaus werden gleichzeitig die Kosten für die Abstimmung reduziert, da nur noch kleine Teile, nämlich die Einsätze 17, ausgetauscht werden müssen.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten "a". Der wesentliche Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, dass nicht ein sich im wesentlichen über die volle Länge des Querträgers 2 erstreckender Deformations-Einsatz 17, sondern mehrere Deformations-Einsätze 17a vorgesehen sind. Im Bereich der Halterungen 4 ist jeweils ein Deformations-Einsatz 17a vorgesehen. Dieser befindet sich mittig vor der Halterung 4 und erstreckt sich über die Halterung 4 hinaus, insbesondere über die eineinhalb- bis zweifache Breite der Halterung 4. Zusätzlich ist zwischen den beiden Halterungen 4 in der Mitte des Querträgers 2 ein Deformations-Einsatz 17a vorgesehen, der vorteilhafterweise ungefähr dreimal so lang ist wie die Deformations-Einsätze 17a vor den Halterungen 4. Es ist möglich, lediglich Einsätze 17a im Bereich der Halterungen 4 ohne einen weiteren Einsatz 17a in der Mitte des Querträgers 2 vorzusehen. Entsprechend können auch die nachfolgend zu den weiteren Ausführungsbeispielen beschriebenen Deformations-Einsätze sich wie beim ersten Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge des Querträgers 2 erstrecken oder in mehrere Abschnitte unterteilt sein. Wichtig ist, dass Deformations-Einsätze im Bereich der Halterungen 4 vorhanden sind, da in diesem Bereich die durch einen Aufprall wirkenden Kräfte über die Halterung 4 auf die Längsträger 9 weitergegeben werden. Besonders hier ist die Absorption von Aufprall-Energie erforderlich, um die Zerstörung der Längsträger durch einen Aufprall nach Möglichkeit zu verhindern. Besonders vorteilhaft an der Aufteilung des Deformations-Einsatzes 17a in einzelne Abschnitte ist die Einsparung von Gewicht, ohne dass eine wesentliche Beeinträchtigung des Dämpfungsverhaltens bei einem Aufprall erfolgt.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten "b". Der Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht im Aufbau des Deformations-Einsatzes 17b. Dieser weist eine am Zuggurt 11 anliegend Innenwand 19b auf, die über Nieten 26 mit dem Zuggurt 11 verbunden ist. Vor der Innenwand 19b verläuft die im in Fig. 5 dargestellten Querschnitt nach außen gekrümmte, vom Druckgurt 10 beabstandete Außenwand 18b. Die Außenwand 18b liegt an ihrem oberen und unteren Ende an den äußeren Abschnitten 16 der Querwände 12 und 13 an. Die Wände 18b und 19b sind durch nach innen gewölbte Anfalt- Wände 23b und 24b miteinander verbunden. Zwischen dem tiefsten Punkt der Wand 23b und dem höchsten Punkt der Wand 24b verläuft ein Stützsteg 27, der die Wände 23b und 24b miteinander verbindet. Da der Einsatz 17b nur am Zuggurt 11 anliegt, wird bei einem Aufprall zunächst nur der Querträger 2 deformiert. Das Kraftniveau bricht ab einem bestimmten Deformationsweg etwas ein, da der Querträger 2, nachdem die Querwände nach außen deformiert worden sind, sich leichter zusammendrücken lässt. Genau ab diesem Deformationsweg berührt der Einsatz 17b den Querträger 2 und hebt das erforderliche Kraftniveau wieder an, so dass das Kraftniveau nahezu konstant über den gesamten Deformationsweg verläuft.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten "c". Der Deformations-Einsatz 17c weist dieselbe Außenkontur wie der Einsatz 17b auf. Die Wände 23b und 24b sind durch einen S-förmigen Stützsteg 27c miteinander verbunden. Von dem Stützsteg 27c gehen Querstege 28 ab, die den Stützsteg 27c mit der Außenwand 18b bzw. der Innenwand 19b verbinden, so dass vier voneinander getrennte Kammern entstehen. Hinsichtlich der Vorteile des Einsatzes 17c wird zunächst auf die Erläuterungen zu dem Einsatz 17b verwiesen. Der Einsatz 17c kann mehr Energie absorbieren als der Einsatz 17b, da er mehr Material zur Umformung bereitstellt.
• Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten "d". Der wesentliche Unterschied besteht in der Ausgestaltung des Deformations-Einsatzes 17d. Dieser weist eine gegenüber dem Zuggurt 11 abgestützte Innenwand 19d auf, mit der ein über gewölbte Anfalt-Wände 23d, 24d ein gegenüber dem Druckgurt 10 abgestützter Block 29 verbunden ist. Der Block 29 weist mittig parallel zur Richtung 5 eine Bohrung 30 mit einem Innengewinde auf, die mit einer entsprechenden Bohrung 31 im Druckgurt 10 fluchtet. Die Bohrung 30 dient als Aufnahme für eine Abschlepp-Öse. Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass der Deformations-Einsatz 17d gleichzeitig zum Anbringen einer Aufnahme für eine Abschlepp-Öse benutzt werden kann.

Claims (11)

1. Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge

a) mit einem als ein Hohlprofil ausgebildeten Querträger (2) zur Aufnahme von Stößen auf ein Kraftfahrzeug,

b) mit mindestens einer Halterung (4) zur Befestigung des Querträgers (2) an dem Kraftfahrzeug, und

c) mit mindestens einem in dem Querträger (2) angeordneten Deformations-Einsatz (17-17d) zur Dämpfung eines Aufpralls auf den Querträger (2).

2. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Deformations-Einsatz (17-17d) als Hohlprofil, insbesondere stranggepresstes Hohlprofil, ausgebildet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Deformations-Einsatz (17-17d) im Querträger (2) festgelegt ist, insbesondere durch Schweißen und/oder Nieten und/oder Schrauben und/oder Klemmen festgelegt ist.

4. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Deformations- Einsatz (17-17d) Sollbiegestellen (22, 25; 236, 246; 23d, 24d) zu einem vordefinierten Zusammenfalten des mindestens einen Deformations-Einsatzes (17-17d) bei einem Aufprall aufweist.

5. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Deformations- Einsatz (17-17d) an der Innenseite des Querträgers (2) anliegt.

6. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Deformations- Einsatz (17a) zumindest im Bereich der Halterungen (4) vorgesehen ist.

7. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Deformations- Einsatz (17b; 17c) durch mindestens einen Quersteg (27; 27c, 28) versteift ist.

8. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) gegenüber der Frontlinie (1) des Kraftfahrzeugs nach außen gewölbt ist.

9. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Deformations- Einsatz (17d) eine Aufnahme (20, 30) für eine Abschlepp-Öse aufweist.

10. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auch im Bereich der Mitte des Querträgers (2) ein Deformations-Einsatz (17a) vorgesehen ist.

11. Schutzvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) aufweist

a) einen äußeren Druckgurt (10),

b) einen inneren Zuggurt (11) und

c) mindestens zwei den Druckgurt (10) und den Zuggurt (11) miteinander verbindende Querwände (12, 13).