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Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Eine derartige Schutzvorrichtung
ist aus der
EP 0 718
157 B1 bekannt. Dort sind ausgebauchte Querwände vorgesehen,
mit denen eine verbesserte Vernichtung der bei einem Aufprall auftreffenden
Verformungsenergie erreicht werden soll, indem zunächst ein
die ausgebauchten Querwände
aufweisendes Verformungsteil des Profils deformiert wird.
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Bei der Herstellung von derartige
Ausbauchungen aufweisenden Profilen sind entsprechende Formwerkzeuge
erforderlich, deren Ausgestaltung aufwendiger ist als diejenige
zur Herstellung von im wesentlichen ebenen Querwänden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Schutzvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzubilden,
dass eine gezielte Vernichtung der bei einem Aufprall auftreffenden
Verformungsenergie mit einer einfacher herzustellenden Stoßstange
gegeben ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die
Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
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Mit dem mindestens einen Wandabschnitt, entlang
dem sich die Profilwandstärke ändert, wird bei
der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
eine definierte Deformationszone für das Profil und damit für die Stoßfänger-Komponente
vorgegeben. Bei einem Aufprall deformiert sich das Pro fil durch
Falten längs
dieses mindestens einen vorgesehenen Wandabschnitts in definierter,
insbesondere berechenbarer Weise. Durch die Anordnung des mindestens
einen Wandabschnitts lässt
sich vorgeben, ob sich die äußeren Profilwände bevorzugt
nach innen oder bevorzugt nach außen falten. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn durch eine definierte Faltrichtung die Beschädigung sensibler
Komponenten im Bereich der Stoßfänger-Komponente,
z. B. einer Einparkhilfe, vermieden werden kann. Gleichzeitig kann
das Profil mit Ausnahme des gegebenenfalls auch nachträglich anbringbaren
mindestens einen Wandabschnitts aus Profilelementen mit ebenen, also
insbesondere nicht ausgebauchten, Wänden ausgeführt sein. Die einzelnen Wand-
und Stegelemente können
dabei, abgesehen von den Wandabschnitten, längs denen eine Querschnittsänderung
erfolgt, die gleiche Wandstärke
aufweisen. Hierdurch werden die Anforderungen an Formwerkzeuge zur
Herstellung der Stoßfänger-Komponente, insbesondere
der Stoßstange,
der Schutzvorrichtung reduziert, wobei gleichzeitig ein definiertes
Deformationsverhalten erhalten bleibt.
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Der mindestens eine Wandabschnitt
kann als Nut und/oder Rippe und/oder Stufe ausgeführt sein.
Derartige Wandabschnitte lassen sich einfach formen.
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Der mindestens eine Wandabschnitt
kann über
kantenfreie Flächenbereiche
in den diesen umgebenden Wandbereich der Querwand münden. Dies
führt zu
einer homogenen Krafteinleitung im Bereich des mindestens einen
Wandabschnitts, wodurch Kraftspitzen während der Deformation vermieden
werden.
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Eine Schutzvorrichtung mit einer
Stoßfänger-Komponente,
bei der in jeder Querwand genau ein Wandabschnitt angeordnet ist,
lässt sich
einfach herstellen.
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Eine Anordnung des mindestens einen Wandabschnitts
zwischen der äußeren Vertikalwand und
einem dieser benachbarten Vertikalsteg, der zwischen den Vertikalwänden die
beiden Querwände miteinander
verbindet, führt
dazu, dass sich die Stoßfänger-Komponente
bei einem Aufprall zunächst nahe
der äußeren Vertikalwand
deformiert, was aus Krafteinleitungserwägungen bevorzugt wird. Der
Vertikalsteg sowie ein die beiden Vertikalwände verbindender Quersteg zwischen
den Querwänden
sind Profilelemente, die zur Versteifung des Profils vorgesehen
sein können,
gegebenenfalls aber auch weggelassen werden können.
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In jeder Querwand können mehrere Wandabschnitte
angeordnet sein, längs
denen sich die Wandstärke
der Querwand ändert,
wobei jeweils mindestens ein Wandabschnitt zwischen der äußeren Vertikalwand
und dem dieser benachbarten Vertikalsteg und mindestens ein weiterer
Wandabschnitt zwischen dem diesem benachbarten Vertikalsteg und
der inneren Vertikalwand angeordnet ist. Hierdurch werden mehrere
hintereinander angeordnete definierte Deformationszonen gebildet,
was zu einer mit erhöhter
Sicherheit vorhersagbaren Deformation der Stoßfänger-Komponente der Schutzvorrichtung führt.
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Der mindestens eine Wandabschnitt
kann in der Innenwand der Querwand ausgebildet sein. Dies wird einerseits
aus Krafteinleitungserwägungen
bevorzugt und führt
andererseits dazu, dass der mindestens eine Wandabschnitt elegant
im Inneren des Profils versteckt ist.
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Die Wandstärke der Querwände zwischen der äußeren Vertikalwand
und dem dieser benachbarten Vertikalsteg kann kleiner sein als die
Wandstärke
der Querwände
zwischen diesem Vertikalsteg und der inneren Vertikalwand. Eine
derartige Stärkenvariation
des Profils führt
zu einer zusätzlichen Vorgabe
von Deformationsbereichen, welche unterstützend zu der Deformationsvorgabe
wirken kann, die über
den mindestens einen Wandabschnitt, über den sich die Wandstärke der
Querwand ändert,
erreicht wird.
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Neben der Stoßstange kann die Stoßfänger-Komponente
noch mindestens ein zusätzliches Stoßfänger-Element
aus dem stranggepressten Profil aufweisen, welches derart angeordnet
ist, dass es zusätzlich
zur Stoßstange
einen Stoß auf
die Stoßfänger-Komponente
auffangen kann. Hierdurch wird eine zusätzliche Knautschzone mit definiertem
Deformationsverhalten geschaffen. Die Stoßstange muss hierbei selbst
nicht unbedingt Anfalthilfen aufweisen, da zumindest im Bereich
geringerer beim Aufprall übertragener
Kraftstöße eine
definierte Deformation der zusätzlichen
Stoßfänger-Elemente ausreicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine
Schutzvorrichtung mit erfindungsgemäßer Stoßfänger-Komponente;
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2 einen
Schnitt durch die Stoßfänger-Komponente
gemäß der Schnittlinie
II-II in 1;
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3 bis 8 zur 2 ähnliche
Schnitte durch zur 4 ähnliche
Stoßfänger-Komponenten mit
alternativen Querschnittsgeometrien; und
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9 und 10 weitere erfindungsgemäße Varianten
von Stoßfänger-Komponenten.
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Eine Schutzvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug
umfasst als Stoßfänger-Komponente eine nach außen gewölbte Stoßstange 2.
Die Stoßstange 2 ist an
ihren beiden längsseitigen
Enden mit einer Halterung 3 an Längsträgern 4 eines Kraftfahrzeugs
befestigt. Die Stoßstange 2 ist
aus einem aus einer Leichtmetall-Legierung stranggepressten Profil 5 hergestellt,
welches in 2 im Querschnitt
dargestellt ist. Das Profil 5 weist einen dem Kraftfahrzeug
zugewandten, als innere Vertikalwand ausgebildeten Zuggurt 6 auf.
Diesem gegenüber
und im wesentlichen parallel zu diesem ist ein als äußere Vertikalwand ausgebildeter
Druckgurt 7 angeordnet. Der Zuggurt 6 und der
Druckgurt 7 sind durch eine als Horizontalwand ausgebildete
obere Querwand 8 sowie eine als Horizontalwand ausgebildete
untere Querwand 9 miteinander verbunden. Die Querwände 8, 9 haben eine
Wandstärke
von 1,8 mm, wobei auch andere Stärken
in Frage kommen. Die Gurte 6 und 7 sowie die Wände 7 und 8 bilden
die im Querschnitt geschlossene Außenseite des Profils 5.
Der Zuggurt 6 und der Druckgurt 7 einerseits und
die obere Querwand 8 und die untere Querwand 9 andererseits
verlaufen bei dem Profil 5 parallel zueinander. Mittig
zwischen den Querwänden 8 und 9 ist
ein den Zuggurt 6 und den Druckgurt 7 miteinander
verbindender Quersteg 10 vorgesehen, der horizontal verläuft. Mittig zwischen
den Gurten 6 und 7 ist ein die obere Querwand 8 und
die untere Querwand 9 verbindender Vertikalsteg 11 angeordnet,
der vertikal verläuft
und den Quersteg 10 unter Bildung einer Knotenlinie 12 schneidet.
Die Stege 10, 11 dienen zur Verstärkung der
Stabilität
des Profils 5.
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2 zeigt
den Querschnitt des Profils 5 in einer vergrößerten Darstellung.
Hier sind den Druckgurt 7 über die Querwände 8 und 9 nach
oben bzw. unten verlängernde
Endabschnitte 13, 14, die in der 1 dargestellt sind, weggelassen. Mittig
zwischen dem Druckgurt 7 und dem Vertikalsteg 11 ist
in Innenwänden 15, 16 der
Querwände 8 und 9 jeweils
eine Anfaltnut 17, 18 angeordnet. Die Anfaltnuten 17, 18 erstrecken
sich längs
des gesamten Verlaufs des Profils 5 im wesentlichen parallel
zu den Gurten 6 und 7. Die Anfaltnuten 17, 18 sind
als teilkreisförmige Ausnehmungen
ausgeführt,
die über
kantenfreie Flächenbereiche 19, 20 in
die Innenwände 15, 16 der Querwände 8, 9 münden. Durch
die Anfaltnuten 17, 18 wird die Wandstärke der
Querwände 8, 9 im
Bereich der tiefsten Ausnehmung der Anfaltnuten 17, 18 um
0,5 mm reduziert.
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Die Schutzvorrichtung 1 funktioniert
folgendermaßen:
Bei
einem Aufprall eines Objekts auf den Druckgurt 7 erfolgt
eine definierte Deformation der Querwände 8 und 9.
Hierbei werden die Querwände 8 und 9 längs der
Anfaltnuten 17, 18 gefaltet. Aufgrund dieser definierten
Faltung wird ein unkontrolliertes Zusammenfalten des Profils 5 mit
unvorhersagbaren Deformationswegen und einer daraus resultierenden
nicht bekannten und über
die Einfalttiefe nicht vorbestimmten Deformationskraft vermieden.
Vielmehr kann bei dem Profil 5 die erforderliche Einfaltkraft
als Funktion des sich reduzierenden Abstandes zwischen dem Zuggurt 6 und
dem Druckgurt 7 vorherbestimmt werden.
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Durch dieses definierte Einfalten
wird insbesondere die Gefahr vermieden, dass im Übergangsbereich zwischen dein
Druckgurt 7 und den Querwänden 8 und 9 eine
zu hohe Spannung auftritt, welche sogar zu einem Riss des Profils 5 in
diesem Bereich führen
kann. Aufgrund der definierten Deformationswege lässt sich
zudem die Gefahr einer Beschädigung
sensibler Komponenten im Bereich der Stoßstange 2 verringern.
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Die 3 bis 8 zeigen Varianten von Querschnittsgeometrien
des Profils 5. Komponenten, die denjenigen entsprechen,
die schon unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurden, tragen die
gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen erläutert.
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Das Profil 5 gemäß 3 weist zusätzlich zu den
Anfaltnuten 17, 18 zwei weitere Anfaltnuten 21, 22 auf.
Diese haben die gleiche Querschnittsform wie die Anfaltnuten 17, 18 und
erstrecken sich wie diese längs
des gesamten Profils 5 im wesentlichen parallel zu den
Gurten 6, 7. Die Anfaltnuten 21, 22 sind
mittig zwischen dem Vertikalsteg 11 und dem Zuggurt 6 in den
Innenwänden 15, 16 der
Querwände 8, 9 angeordnet.
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Bei einem Objektaufprall verhält sich
das Profil 5 folgendermaßen: Abhängig von der Größe des beim
Aufprall übertragenen
Kraftstoßes
wird zunächst
das Profil 5 über
die Anfaltnuten 17, 18 definiert gefaltet, wie
im Zusammenhang mit 2 beschrieben.
Bei einem größeren beim
Aufprall übertragenen
Kraftstoß faltet
sich das Profil 5 zusätzlich
definiert im Bereich der Anfaltnuten 21 und 22.
Diese Mehrfachfaltung erhöht
die Sicherheit des Profils 5, da auch ein größerer eingeleiteter
Kraftstoß ohne
das Auftreten einer nicht vorher bestimmbaren Deformationskraft
abgefangen werden kann.
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4 zeigt
ein Profil 5, bei dem anstelle der Anfaltnuten 17, 18 Anfaltrippen 23, 24 vorgesehen sind.
Diese erstrecken sich ebenfalls längs des gesamten Profils 5 im
wesentlichen parallel zu den Gurten 6 und 7 mittig
zwischen dem Druckgurt 7 und dem Vertikalsteg 11.
Wie die Anfaltnuten 17, 18 des Profils 5 der 2 sind auch die Anfaltrippen 23, 24 beim Profil 5 der 4 in den Innenwänden 15, 16 der Querwände 8, 9 ausgeführt. Über Flächenbereiche 25, 26 münden die
Anfaltrippen 23, 24 kantenfrei in die sie umgebenden
Wandbereiche der Innenwände 15, 16.
Durch die Anfaltrippen 23, 24 wird die Wandstärke der
Querwände 8, 9 im
Bereich der maximalen Erhebung der Anfaltrippen 23, 24 über den
Innenwänden 15, 16 der
Querwände 8, 9 um
0,5 mm vergrößert. Hinsichtlich
ihrer Funktion entsprechen die Anfaltrippen 23, 24 den
Anfaltnuten 17, 18. Auch durch die Anfaltrippen 23, 24 werden
definierte Faltbereiche für
das Profil 5 in Falle eines Aufpralls vorgegeben.
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5 zeigt
ein Profil 5, bei dem neben den Anfaltrippen 23, 24 weitere
Anfaltrippen 27, 28 vorgesehen sind. Die Anfaltrippen 27, 28 sind
anstelle der Anfaltnuten 21, 22 des Profils 5 nach 3 angeordnet. Das Profil 5 der S entspricht daher demjenigen der 3, wobei alle Anfaltnuten
durch Anfaltrippen ersetzt wurden. Die Funktion des Profils 5 beim Objektaufprall
entspricht derjenigen, die unter Bezugnahme auf 3 erläutert
wurde.
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6 zeigt
eine weitere Variante des Profils 5. Dieses entspricht
dem Profil 5 der 2 mit
dem Unterschied, dass beim Profil 5 der 6 die Querwände 8, 9 im
Bereich zwischen dem Vertikalsteg 11 und dem Zuggurt 6 eine
größere Stärke aufweisen, als
im Bereich zwischen dem Druckgurt 7 und dem Vertikalsteg 11.
Natürlich
können
auch diese verstärkten Bereiche 29, 30 des
Profils 5 der 6 mit Anfalthilfen
in Form von Anfaltnuten oder Anfaltrippen versehen sein, wie oben
im Zusammenhang mit den 3 und 5 beschrieben. Beim Profil 5 der 6 wird durch die Variation
der Wandstärke
der Querwände 8, 9 das
Falten des Profils 5 im Bereich der Anfaltnuten 17, 18 gegenüber einem
Falten in den verstärkten
Bereichen 29, 30 bei während eines Aufpralls übertragenen
kleineren Kraftstößen begünstigt.
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7 stellt
eine weitere Variante des Profils 5 dar. Dort sind anstelle
der Anfaltnuten 17, 18 des Profils 5 nach 2 Anfaltstufen 31, 32 vorgesehen. Im
Bereich der Anfaltstufen 31, 32 ändert sich
die Wandstärke
der Querwände 8, 9 zwischen
dem Druckgurt 7 und dem Vertikalsteg 11. Hierbei
ist die Wandstärke
der Querwände 8, 9 zwischen
dem Druckgurt 7 und den Anfaltstufen 31, 32 größer als zwischen
den Anfaltstufen 31, 32 und dem Vertikalsteg 11.
Die Anfaltstufen 31, 32 münden über kantenfreie Flächenbereiche 33, 34 in
den die Anfaltstufen 31, 32 umgebenden Wandbereich
der Querwände 8, 9 aus.
Bei einem Aufprall erfolgt ein Falten des Profils 5 nach 7 zunächst im Bereich der Anfaltstufen 31, 32.
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Die Anfaltnuten 17, 18, 21, 22,
die Anfaltrippen 23, 24, 27, 28 sowie
die Anfaltstufen 31, 32 stellen jeweils Wandabschnitte
dar, längs
denen sich die Wandstärke
der zugehörigen
Querwand 8, 9 verringert oder vergrößert. Diese
Wandabschnitte stellen, wie oben ausgeführt, Anfalthilfen dar.
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Die Profilvariante gemäß 8 entspricht derjenigen
der 3 mit der Ausnahme,
dass die Anfaltnuten 17, 18 beim Profil 5 nach 8 nicht in den Innenwänden 15, 16 der
Querwände 8, 9,
sondern in deren Außenwänden 35, 36 ausgeführt sind.
Ansonsten entsprechen der Aufbau sowie das Faltverhalten des Profils 5 gemäß 8 dem, was schon unter Bezugnahme
auf 3 ausgeführt wurde.
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Bei einem weiteren alternativen Profil,
welches in der Zeichnung nicht dargestellt ist, fehlt der Vertikalsteg 11.
Auch bei diesem Profil lassen sich alle Anfalthilfen einsetzen,
die unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben wurden. Bevorzugt
sind hierbei die Ausgestaltungen nach den 2, 4, 6 und 7 mit jeweils einer Anfalthilfe pro Querwand.
Analog hierzu kann bei weiteren Profilvarianten der Quersteg 10 weggelassen
werden.
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Die 9 und 10 zeigen weitere Varianten von
Stoßfänger-Komponenten.
Bauteile, die denjenigen entsprechen, die schon unter Bezugnahme
auf die 1 bis 8 beschrieben wurden, tragen
die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen
erläutert.
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Bei der Stoßstange 2, die in
der 9 gezeigt ist, fehlt
neben dem Quersteg 10 auch der Vertikalsteg 11.
Dort ist in den Querwänden 8, 9 jeweils eine
Anfaltnut 17, 18 ausgeführt. Zum Kraftfahrzeug hin,
bei montierter Schutzvorrichtung also hinter der Stoßstange 2,
liegen zwei zusätzliche
Stoßfänger-Elemente 40 am
Zuggurt 6 der Stoßstange 2 an. Die
beiden Stoßfänger-Elemente 40 sind
den beiden End-Profilabschnitten der Stoßstange 2 zugeordnet. Das
Profil 5 der Stoßfänger-Elemente 40 weist
einen Vertikalsteg 11, aber keinen Quersteg 10 auf.
Ansonsten entspricht das Profil 5 der Stoßfänger-Elemente 40 dem
in 3 dargestellten Profil 5 mit
jeweils zwei Anfaltnuten 17, 21 sowie 18, 22 pro
Querwand 8, 9.
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Verglichen mit der Stoßstange 2 sind
die Profile 5 der Stoßfänger-Elemente 40 kurz.
Sie haben eine Länge,
die mit den Querschnittsabmes sungen der Stoßfänger-Elemente 40 vergleichbar
ist. Daher werden die Stoßfänger-Elemente 40 auch
als „Crash-Boxen"
bezeichnet.
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Eine die Stoßstange 2 und die
Stoßfänger-Elemente 40 umfassende
Stoßfänger-Komponente
ist über
die Stoßfänger-Elemente 40 an
der Halterung für
die Längsträger des
Kraftfahrzeugs befestigt. Bei einem Objektaufprall verhält sich
diese Stoßfänger-Komponente
folgendermaßen:
Abhängig von
der Größe des beim
Aufprall übertragenen
Kraftstoßes
wird zunächst
das Profil 5 der Stoßstange 2 über die
Anfaltnuten 17, 18 definiert gefaltet, wie oben
z. B, im Zusammenhang mit der 2 beschrieben.
Bei einem größeren, beim
Aufprall übertragenen
Kraftstoß faltet
sich zusätzlich
das Profil 5 der Stoßfänger-Elemente 40 definiert
im Bereich der Anfaltnuten 17, 18, 21, 22.
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Diese Mehrfachfaltung einerseits
der Stoßstange 2 und
andererseits der Stoßfänger-Elemente 40 erhöht die Sicherheit
der Stoßfänger-Komponente,
da auch ein größerer eingeleiteter
Kraftstoß ohne das
Auftreten einer nicht vorher bestimmbaren Deformationskraft abgefangen
werden kann.
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10 zeigt
eine weitere Variante einer Stoßfänger-Komponente
mit einer Stoßstange 2 und Stoßfänger-Elementen 40.
Im Unterschied zur Stoßfänger-Komponente
der 9 weist die Stoßstange 2 bei
der Stoßfänger-Komponente nach 10 keine Anfalthilfen auf.
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Bei einem Objektaufprall verhält sich
die Stoßfänger-Komponente
nach 10 folgendermaßen:
Durch
den beim Aufprall übertragenen
Kraftstoß wird das
Profil 5 der Stoßfänger-Elemente 40 über die
Anfaltnuten 17, 18, 21, 22 definiert
gefaltet. Dieser Faltvorgang verläuft analog zu demjenigen, der
im Zusammenhang mit den 2 und 3 beschrieben wurde. Das
Profil 5 der Stoßstange 2 deformiert
sich unterhalb eines bestimmten beim Aufprall übertragenen Kraftstoßes nicht
oder nur wenig.