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DE19907783A1 - Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge

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Abstract

Bei einer Schutzvorrichtung (1) für Kraftfahrzeuge, mit Längsträgern (2, 3) mit vorgegebener Längs- und Quersteifigkeit, die front- und/oder heckseitig an einer Fahrzeug-Karosserie angeordnet sind, und einem Querträger (11) zur Aufnahme von Stößen auf die Front- und/oder Heckpartie der Fahrzeug-Karosserie, wobei der Querträger (11) mit den Längsträgern (2, 3) jeweils über Aufprall-Dämpfer (4, 5) verbunden ist, ist es vorgesehen, daß der Querträger (11) zwischen den Aufprall-Dämpfern (4, 5) mindestens eine Dehnzone (16) zum Ausgleich der bei einem Stoß auftretenden Deformation des Querträgers (11) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist durch offenkundige Vorbenutzung seit langem bekannt, Kraftfahr­ zeuge sowie deren Insassen zum Schutz gegen Kollisionen mit über Auf­ prall-Dämpfer befestigten Querträgern zu schützen. Bei nicht mittig gegen einen Querträger auftretenden Kollisionen werden häufig die Aufprall- Dämpfer schräg verzogen und somit unwirksam gemacht, wodurch die auftretende Kollision nicht optimal aufgefangen werden kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei der auch bei einem einseitigen Aufprall gegen den Querträger eine optimale Dämpfung des Aufpralls möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeich­ nungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, in dem Querträger Dehnzonen vorzusehen, die bei einem Aufprall ein Verzie­ hen des Aufprall-Dämpfers durch eine Dehnung des Querträgers verhin­ dern.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung von fünf Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zei­ gen
Fig. 1 eine Ansicht einer Schutzvorrichtung gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform unmittelbar vor einem Aufprall,
Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1 zu einem späteren Zeitpunkt,
Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2 zu einem späteren Zeitpunkt als Fig. 2,
Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung einer Schutzvorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 eine Ansicht einer Schutzvorrichtung gemäß einer zweiten Aus­ führungsform,
Fig. 7 eine Ansicht einer Schutzvorrichtung gemäß einer dritten Ausfüh­ rungsform,
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7,
Fig. 9 eine Ansicht einer Schutzvorrichtung gemäß einer vierten Aus­ führungsform,
Fig. 10 eine Ansicht einer Schutzvorrichtung gemäß einer fünften Aus­ führungsform und
Fig. 11 eine Ansicht entlang des Sichtpfeils XI in Fig. 10.
Eine Schutzvorrichtung 1 für Kraftfahrzeuge weist gemäß einer ersten in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform zwei benachbart angeord­ nete Längsträger 2, 3 auf, die frontseitig an einer Fahrzeug-Karosserie be­ festigt sind. Die Längsträger 2, 3 können auch heckseitig vorgesehen sein. Es können auch zur Erhöhung der Festigkeit weitere Längsträger vorgese­ hen sein. Die Längsträger 2, 3 weisen eine vorgegebene Längs- und Quer­ steifigkeit auf. Hierunter wird die beim modernen Karosserie-Sicherheits- Design übliche Festigkeit verstanden, die derart eingestellt ist, daß sich die Längsträger 2, 3 bis zu einer bestimmten Energieeinwirkung in Folge eines Aufpralls im wesentlichen steif verhalten. Bei höheren Energien werden die Träger unter Umwandlung von kinetischer Energie in thermische Energie komprimiert. Wichtig ist, daß die Längsträger 2, 3 neben der Längssteifig­ keit auch eine ausreichende Quersteifigkeit, d. h. im wesentlichen quer zu ihrem Längsverlauf, aufweisen.
Mit den Längsträgern 2, 3 sind Aufprall-Dämpfer 4 bzw. 5 verbunden, wel­ che aus der DE 93 10 036 U (entspr. US 5 427 214) bekannt sind. Die dort beschriebenen Aufprall-Dämpfer 4, 5 weisen eine Dämpfungscharakteristik mit einem reversiblen und einem irreversiblen Teil auf. Derartige Dämpfer sind grundlegend aus der DE 40 28 448 A1 (entspr. US 5 181 589) bekannt. Die irreversible Dämpfung wird durch ein Deformationsrohr 6 bewirkt, welches durch die zu dämpfende Kraft deformiert wird. Die Aufprall- Dämpfer 4, 5 sind in den Fig. 1 bis 5 lediglich schematisch dargestellt. Sie weisen ein Trag- und Führungsrohr 7 auf, an dessen äußeren freien Ende ein Befestigungs-Element 8 angebracht ist, mittels dessen die Aufprall- Dämpfer 4, 5 mit den Längsträgern 2 bzw. 3 verbunden sind. Ein zylindri­ sches Gehäuse 9 eines reversiblen Dämpfungs-Elements erstreckt sich über das freie Ende des Trag- und Führungsrohres 7 hinaus und ist in dieses re­ versibel gedämpft einschiebbar. Am freien Ende des zylindrischen Gehäu­ ses 9 ist ein rohrförmiges Befestigungs-Element 10 vorgesehen. Die genaue Funktionsweise der Aufprall-Dämpfer 4, 5 ist in der DE 93 10 036 U (entspr. US 5 427 214) detailliert beschrieben, worauf hiermit verwiesen wird. Es können auch beliebige andere Aufprall-Dämpfer verwendet wer­ den. Insbesondere können auch nur reversibel oder nur irreversibel dämp­ fende Aufprall-Dämpfer verwendet werden, wie sie aus den oben zitierten Druckschriften bekannt sind.
Die Schutzvorrichtung 1 weist ferner einen frontseitig an der Fahrzeug- Karosserie vorgesehenen Querträger 11 auf, welcher sich über die volle Breite der Fahrzeug-Karosserie erstreckt. Der Querträger 11 ist über An­ lenkungen 12 mit vertikalen Schwenkachsen mit den Aufprall-Dämpfern 4 und 5 verbunden. Zwischen dem Aufprall-Dämpfer 4 und dem Aufprall- Dämpfer 5 weist der Querträger 11 jeweils einander benachbart einen lin­ ken Randbereich 13, einen Mittelbereich 14 und einen rechten Randbereich 15 auf. An den Randbereichen 13 und 15 weist der Querträger 11 jeweils eine Dehnzone 16 mit einer quer zur Längsrichtung verlaufenden Wellung 17 auf, so daß der Querträger 11 ein diesen Bereich 13, 15 in einer Längs­ richtung durch Glattziehen gedehnt werden kann, ohne daß das Material des Querträgers gedehnt wird. Im Mittelbereich 14 ist der Querträger 11 gegenüber den Randbereichen 13 und 15 durch eine Starr-Zone verstärkt ausgebildet. Es ist möglich, die Dehnzonen 16 durch ein Material mit bes­ seren Dehnungseigenschaften als der Rest des Querträgers 11 auszubilden. In der Regel besteht der Querträger 11 aus Aluminium oder Stahl. An der Außenseite 18 des Querträgers 11 ist eine in Fig. 5 dargestellte Dämpfungs- Schicht 19 zur federnden Aufnahme kleiner Stöße vorgesehen. Die Dämp­ fungs-Schicht 19 besteht aus Polypropylen-Schaum oder anderen geeigne­ ten Materialien. Der Querträger 11 und die Dämpfungsschicht 19 sind von einem Überzug 20 U-förmig umgeben.
Der einseitige Aufprall eines Gegenstandes 21, insbesondere eines anderen Kraftfahrzeuges, gegen den Querträger 11 ist in zeitlicher Abfolge in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. In den Fig. 2 und 3 ist die ursprüngliche Positi­ on des Querträgers 11 strichliert dargestellt. Durch den Aufprall des Ge­ genstandes 21 wird der Aufprall-Dämpfer 4 zusammengedrückt. Hierdurch wird der Abstand der beiden mit den Aufprall-Dämpfern 4 bzw. 5 verbun­ denen Anlenkungen 12 vergrößert. Die Vergrößerung des Abstands wird durch eine Streckung des Querträgers 11 im Bereich der Dehnzonen 16 ausgeglichen, indem die Wellung 17 ziehharmonikaartig auseinandergezo­ gen wird. Hierdurch wird verhindert, daß im Fall des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Aufpralls der Aufprall-Dämpfer 5 in Richtung auf den Gegen­ standes 21, d. h. quer zu seiner Längsrichtung, verzogen und somit mögli­ cherweise unbrauchbar gemacht wird. Der starr ausgebildete Mittelbereich 14 des Querträgers 11 sorgt dafür, daß dieser eine ausreichende Stabilität für mittige Zusammenstöße aufweist.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Be­ zugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Be­ zugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform. Verschiedene, jedoch funktionell gleichwertige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit ei­ nem hochgesetzten Strich. Ansonsten wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
Der Querträger 11' weist im Bereich der Anlenkungen 12 Dehnzonen 16' auf. Die Dehnzonen 16' sind jeweils als ein im wesentlichen quer zur Fahrt-Richtung 22 verlaufendes Langloch 23 ausgebildet, das an seinem zur Mitte des Querträgers 16' hinweisenden Ende ein kreisförmiges Loch 24 mit einem gegenüber dem Rest des Langlochs 23 größeren Durchmesser aufweist. Das Loch 24 nimmt einen Zapfen 25 der Anlenkung 12 auf. An­ sonsten ist der Querträger 11' über seine volle Breite mit gleichmäßiger Biegesteifigkeit ausgebildet.
Im Falle eines einseitigen Aufpralls auf den Querträger 11' wird z. B. der Aufprall-Dämpfer 4 eingeschoben, wodurch der Abstand der beiden An­ lenkungen 12 erhöht wird. Dies führt dazu, daß die Zapfen 25 in das Langloch 23 unter Aufspreizung desselben eingeschoben werden. Hier­ durch wird verhindert, daß die Aufprall-Dämpfer 4 und 5 in Folge des ein­ seitigen Aufpralls schräg verzogen und somit möglicherweise unbrauchbar gemacht werden.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Be­ zugnahme auf Fig. 7 und 8 beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform. Verschiedene, jedoch funktionell gleichwertige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit zwei hochgesetzten Strichen. Ansonsten wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
Der Querträger 11" besteht aus einem Außen-Querträger 26 mit U- förmigen Querschnitt, wobei an den Enden der Schenkel des "U" Füh­ rungsrinnen 26a vorgesehen sind. In dem Außen-Querträger 26 ist ein In­ nen-Querträger 27 ebenfalls mit U-förmigen Querschnitt verschiebbar ge­ führt. Der Außen-Querträger 26 ist über die Anlenkung 12 mit dem Auf­ prall-Dämpfer 5 und der Innen-Querträger 27 über die Anlenkung 12 mit dem Aufprall-Dämpfer 4 verbunden. Entlang des Mittelbereichs 14" weist der Querträger 11" eine Dehnzone 16" mit größerer Biegesteifigkeit auf, in deren Bereich sich Außen-Querträger 26 und Innen-Querträger 27 über­ lappen.
Bei einem einseitigen Aufprall wird z. B. Aufprall-Dämpfer 4 eingescho­ ben, wodurch der Abstand der beiden Anlenkungen 12 vergrößert wird. Diese Abstandsvergrößerung wird durch ein Auseinanderziehen von Au­ ßen-Querträger 26 und Innen-Querträger 27 kompensiert, so daß sich die Aufprall-Dämpfer 4 und 5 nicht quer zur Fahrt-Richtung 22 verziehen.
Eine vierte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Be­ zugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Be­ zugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform. Verschiedene, jedoch funktionell gleichwertige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit drei hochgesetzten Strichen. Ansonsten wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
Der Querträger 11''' weist jeweils benachbart angeordnet ein linkes Quer­ träger-Element 28, ein Mittel-Querträger-Element 29 und ein rechtes Querträger-Element 30 auf, wobei das Querträger-Element 28 mit dem Aufprall-Dämpfer 4 und das Querträger-Element 30 mit dem Aufprall- Dämpfer 5 verbunden ist. Die Querträger-Elemente 28, 29 und 30 bilden eine in Fahrt-Richtung 22 leicht nach vorne gekrümmte Einheit. Das Mit­ tel-Querträger-Element 29 ist mit den Elementen 28 und 30 über Anlen­ kungen 31 bzw. 32 verbunden. Im Bereich der Anlenkungen 31 und 32 weist das Mittel-Querträger-Element 29 an seiner Außenseite 18''' Aus­ nehmungen 33 auf. In diesen sind Dämpfungs-Einlagen 34 vorgesehen, die in Fahrt-Richtung gegen die Querträger-Elemente 28 bzw. 30 anliegen. Die Dämpfungs-Einlagen 34 sind aus einem elastischen Material, z. B. Gummi oder einem Polypropylen-Schaum, hergestellt. Die Anlenkungen 31, 32 und Dämpfungs-Einlagen 34 bilden somit Dehnzonen 16'''.
Bei einem einseitigen oder mittigen Aufprall mit einer niedrigen Ge­ schwindigkeit gegen den Querträger 11''' wird dieser entgegen der Fahrt- Richtung 22 verformt, was dazu führt, daß im Bereich der Anlenkungen 31 bzw. 32 eine relative Verschwenkung zwischen Mittel-Querträger-Element 29 und dem linken Querträger-Element 28 oder dem rechten Querträger- Element 30 auftritt. Nach dem Ende des Aufpralls drückt die Dämpfungs- Einlage 34 das Mittel-Querträger-Element 29 in die ursprünglich in Fig. 9 gezeigte Position zurück.
Bei einem einseitigen Aufprall mit höherer Geschwindigkeit wird bei­ spielsweise der Aufprall-Dämpfer 4 vollständig eingeschoben, wodurch sich der Abstand der Anlenkungen 12 vergrößert. Der auftreffende in Fig. 9 nicht dargestellte Gegenstand 21 führt zu einem Einknicken, d. h. einem Verschwenken des Querträgers 11''' im Bereich der Anlenkung 31 und ggf. im Bereich der Anlenkung 32, wodurch die auf die Aufprall-Dämpfer 4 und 5 wirkenden Kräfte quer zur Fahrt-Richtung 22 reduziert werden.
Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Be­ zugnahme auf Fig. 10 und 11 beschrieben. Identische Teile erhalten diesel­ ben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform. Verschiedene, jedoch funktionell gleichwertige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit vier hochgesetzten Strichen. Ansonsten wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
Im Gegensatz zum Querträger 11 der ersten Ausführungsform weist der Querträger 11"" Dehnzonen 16"" auf, die durch schräg zur Längsrich­ tung des Querträgers 16"" verlaufende Längsschlitze 35, die als Stanzun­ gen wie bei Streckmetall ausgebildet sein können, gebildet werden.
Im Fall eines einseitigen Aufpralls wird der Querträger 11"" im Bereich der Dehnzonen 16"" deformiert, da seine Biegesteifigkeit in diesem Be­ reich geringer ist als bei dem Rest des Querträgers 11"".

Claims (10)

1. Schutzvorrichtung (1; 1'; 1"; 1'''; 1"") für Kraftfahrzeuge, mit
  • a) Längsträgern (2, 3) mit vorgegebener Längs- und Quersteifigkeit, die front- und/oder heckseitig an einer Fahrzeug-Karosserie an­ geordnet sind, und
  • b) einem Querträger (11; 11'; 11"; 11'''; 11"") zur Aufnahme von Stößen auf die Front- und/oder Heckpartie der Fahrzeug- Karosserie, wobei der Querträger (11; 11'; 11"; 11'''; 11"") mit den Längsträgern (2, 3) jeweils über Aufprall-Dämpfer (4, 5) ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • c) der Querträger (11; 11'; 11"; 11'''; 11"") mindestens eine Dehnzone (16; 16'; 16"; 16''', 16"") zum Ausgleich der bei ei­ nem Stoß auftretenden Deformation des Querträgers (11; 11'; 11"; 11'''; 11"") aufweist.
2. Schutzvorrichtung (1; 1'; 1"; 1'''; 1"") gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufprall-Dämpfer (4, 5) jeweils über eine Anlenkung (12) mit dem Querträger (11; 11'; 11"; 11'''; 11"") ver­ bunden sind.
3. Schutzvorrichtung (1; 1'; 1"; 1'''; 1"") gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (11; 11'; 11"; 11'''; 11"") zumindest teilweise mit einer Dämpfungs-Schicht (19), überzo­ gen ist.
4. Schutzvorrichtung (1; 1'; 1"; 1'''; 1"") gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs-Schicht (19) aus einem Kunst­ stoffschaum besteht.
5. Schutzvorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnzone (16) eine Wellung (17) aufweist.
6. Schutzvorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (11) benachbart zu der Dehnzone (16) eine Starr-Zone aufweist, deren Deformierbarkeit klei­ ner ist als die der Dehnzone (16).
7. Schutzvorrichtung (1') gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Dehnzone (16') als sich von der Anlenkung (12) weg erstreckendes Langloch (23) ausgebildet ist.
8. Schutzvorrichtung (1") gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querträger (11') einen Außen-Querträger (26) und einen in diesem verschiebbar geführten Innen-Querträger (27) aufweist und die mindestens eine Dehnzone (16") durch die Überlappung von Innen-Querträger (27) und Außen-Querträger (26) gebildet ist.
9. Schutzvorrichtung (1''') gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querträger (11''') mindestens ein Querträger- Element (28, 30) und ein damit verbundenes Mittel-Querträger- Element (29) aufweist und die Dehnzone (16''') jeweils durch eine Anlenkung (31, 32) zwischen dem Mittel-Querträger-Element (29) und dem mindestens einen Querträger-Element (28, 30) gebildet ist.
10. Schutzvorrichtung (1"") gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dehnzone (16"") schräg zur Längs­ richtung des Querträgers (11"") verlaufende Längsschlitze (35) auf­ weist.
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