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Die
Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung zur Aufnahme von Stößen, insbesondere
auf die Front- und/oder Heckseite eines Kraftfahrzeuges.
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Aus
der
DE 43 45 550 C2 (=
US 5,427,214 ) ist ein Deformations-Dämpfer bekannt,
der in eine Schutzvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug einsetzbar ist. Dieser weist ein äußeres Trag-
und Führungs-Rohr
und ein Deformations-Rohr
auf, das in dieses einschiebbar ist. Am Trag- und Führungs-Rohr
ist ein nach Innen vorspringender Vorsprung ausgebildet, der in
eine in dem Deformations-Rohr ausgebildete Vertiefung ragt. Beim
Einschieben des Deformations-Rohrs in das Trag- und Führungs-Rohr
durch eine äußere Kraft
erfolgt eine Deformation des Deformations-Rohrs, wodurch eine Deformations-Kraft,
d.h. Dämpfungs-Kraft,
auftritt. Der Außen-Durchmesser
und die Form des Deformations-Rohrs bleiben in dessen Einführ-Abschnitt
bei dem Einschieben im Wesentlichen unverändert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge
so auszugestalten, dass sie die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der
Kern der Erfindung liegt darin, dass im unfallfreien, aber bereits
montierten Zustand der Schutzvorrichtung das innere Rohr einen dem
Längsträger abgewandten
Haupt-Abschnitt und einen dem Längsträger zugewandten
Einführ-Abschnitt
aufweist, wobei die erwähnten
Abschnitte eine unterschiedliche Form besitzen. Bei einem Einschieben
des inneren Rohres in das äußere Rohr kann
der Einführ-Abschnitt
des inneren Rohrs in den zweiten Aufnahme-Bereich eines benachbarten Längsträgers eindringen.
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Durch
die gezielte Reduzierung des inneren Rohres kann durch dessen Abmessungsänderung und
Formänderung
eine vorhandene Engstelle im Längsträger definiert
umgangen werden. So kann ein inneres Rohr mit einer, bezogen auf
die herkömmlichen,
bekannten inneren Rohre, größeren Außen-Abmessung
verwendet werden. Derartige innere Rohre mit entsprechender größerer Außen-Abmessung
weisen eine höhere
Steifigkeit auf.
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In
dieser Anmeldung wird unter einer anderen Form bzw. sich voneinander
unterscheidenden Formen verstanden, dass die betreffenden Abschnitte
bezüglich
ihrer geometrischen Grundform voneinander verschieden sind. Der
Haupt-Abschnitt hat somit im Querschnitt eine erste Form, während der
Einführ-Abschnitt
dagegen eine zweite, andere Form im Querschnitt zeigt. Beispielsweise
ist der Haupt-Abschnitt im Querschnitt kreisringförmig ausgebildet, während der
Einführ-Abschnitt
dann eine unrunde Querschnittsform besitzt. Diese unrunde Form kann im
Wesentlichen eine Kreisringform sein, die aber durch Abschnitte
unterbrochen ist, die sich von dem eigentlichen Verlauf der Kreisringform
abheben und somit zu einer unrunden Gesamtform führen. Entsprechende Einbuchtungen
können
hierfür
vorgesehen sein. Der Einführ-Abschnitt
kann aber auch eine polygonale Form im Querschnitt besitzen, die
sich von der Querschnittsform des Haupt-Abschnitts unterscheidet.
Eine andere bzw. unterschiedliche Form ist also hier so zu verstehen,
dass die Änderung
nicht nur auf einer zentrischen Streckung bezüglich eines Zentrums beruht.
Insbesondere ist hierunter also nicht zu verstehen, dass der Haupt-Abschnitt
und der Einführ-Abschnitt
eine identische Grundform, wie eine Kreisringform, besitzen, wobei
lediglich ein Unterschied in der Abmessung, wie dem Durchmesser, besteht.
Eine ledigliche Vergrößerung bzw.
Verkleinerung wie bei einer speziellen Ähnlichkeitsabbildung fällt demnach
nicht unter den Ausdruck „andere Form".
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße, unfallfreie Schutzvorrichtung
mit einem Querträger,
der an Längsträgern über deformierbare
Pralldämpfer
angebracht ist,
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2 einen
Längsschnitt
durch einen Pralldämpfer
gemäß 1 in
vergrößertem Maßstab, der mit
einem Längsträger in Verbindung
steht und sich in einem unfallfreien Zustand befindet,
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3 einen
weiteren Längsschnitt
des in 2 dargestellten Pralldämpfers, der aber verglichen
mit 2 durch einen Unfall deformiert worden ist,
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4 einen
Querschnitt durch einen mit einem Längsträger in Verbindung stehenden
Pralldämpfer
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, der sich in einem unfallfreien Zustand befindet,
und
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5 einen
Querschnitt durch einen mit einem Längsträger in Verbindung stehenden
Pralldämpfer
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung, der sich in einem unfallfreien Zustand befindet.
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Eine
in 1 komplett dargestellte und als Ganzes mit 1 bezeichnete
Schutzvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug weist zwei sich im Wesentlichen entlang einer
Längsrichtung 2 erstreckende,
beabstandet angeordnete Längsträger 3 auf,
die hier frontseitig an einer, nicht dargestellten Fahrzeug-Karosserie befestigt
sind und über
jeweils einen sich ebenfalls entlang der Längsrichtung 2 erstreckenden,
deformierbaren Pralldämpfer 4 mit
einem äußeren Querträger 5 in
Verbindung stehen. Der Querträger 5 kann ein
beliebiges Profil aufweisen und ist beispielsweise von den Längsträgern 3 aus
gesehen konvex gebogen. Er erstreckt sich im Wesentlichen über die
gesamte Breite der Fahrzeug-Karosserie. Es besteht aus Stahl und/oder
Aluminium. Die Schutzvorrichtung 1 ist bezüglich einer
Symmetrieebene A, die in Längsrichtung 2 und
senkrecht zu dem Querträger 5 verläuft, symmetrisch
und dient hier zur Aufnahme von Stößen auf die Frontseite eines
Kraftfahrzeuges. Die Längsträger 3 sind
hohl und weisen einen rechteckigen Querschnitt auf.
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Aufgrund
der Symmetrie der Schutzvorrichtung 1 wird nachfolgend
nur der Aufbau eines Pralldämpfers 4 und
eines Längsträgers 3 angegeben. Zunächst wird
die Schutzvorrichtung 1 in ihrem ursprünglichen, also unfallfreien
Zustand beschrieben. Nun insbesondere bezugnehmend auf 2 weist ein
Pralldämpfer 4,
der als Deformationsdämpfer ausgebildet
ist, ein äußeres, dünnwandiges
Trag- und Führungs-Rohr 6 auf,
an dem außenseitig
ein Befestigungsflansch 7 über eine Schweißnaht 21 angeschweißt ist.
Mittels dieses Befestigungsflansches 7 steht das jeweilige
Trag- und Führungs-Rohr 6 mit einem
benachbart angeordneten Längsträger 3 in Verbindung.
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Der
Längsträger 3 weist
einen vorderen Aufnahme-Bereich 8 auf, der an den Befestigungsflansch 7 angrenzt
und eine Innen-Abmessung AIL aufweist. Unter
der Innen-Abmessung AIL wird der maximale
Abstand gegenüberliegender
Innenwände 22, 23 des
Aufnahme-Bereichs 8 verstanden.
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An
den vorderen Aufnahme-Bereich 8 schließt sich ein hinterer Aufnahme-Bereich 9 an, dessen
Querschnitt gegenüber
dem Querschnitt des Aufnahme-Bereichs 8 verjüngt ist.
Der Aufnahme-Bereich 9 schließt sich also an der dem Trag-
und Führungs-Rohr 6 abgewandten
Seite des Aufnahme-Bereichs 8 an.
Zwischen dem Aufnahme-Bereich 8 und dem Aufnahme-Bereich 9 befindet
sich eine Schulter 10, die eine entsprechende Verjüngung liefert.
Der Aufnahme-Bereich 9 weist eine Innen-Abmessung AIB auf, die somit kleiner als die Innen-Abmessung
AIL des angrenzenden Aufnahme-Bereichs 8 ist.
Die Innen-Abmessung AIB ist der maximale
Abstand gegenüberliegender
Innenwände 24, 25 des Bereichs 9.
Der Aufnahme-Bereich 9 des
Längsträgers 3 ist
gegenüber
dem Aufnahme-Bereich 8 in seiner Abmessung vermindert und
bildet so eine Engstelle. Die Innenwände 22, 23, 24 und 25 verlaufen parallel
zueinander, wobei die Innenwände 22, 24 bzw. 23, 25 benachbart
zueinander sind.
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Gemäß einem
alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein Längsträger über seine
gesamte Länge
einen konstanten Querschnitt auf. Dabei kann der Längsträger über die
gesamte Länge
die Innen-Abmessung
AIB aufweisen; er ist dann besonders schmal
bzw. eng ausgebildet. Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
ist in einem Längsträger ein
Schottblech angeordnet, das dann die Öffnungsweite des Längsträgers örtlich beschränkt reduziert
und somit eine Engstelle mit einer Öffnung in dem Längsträger bildet.
Die Innen-Abmessung AIB liegt dann bei der
lokalen Engstelle, also dem Schottblech, vor.
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In
dem jeweiligen Trag- und Führungs-Rohr 6 ist
ein inneres dünnwandiges
Deformations-Rohr 11 geführt, das in Längsrichtung 2 aus
dem Trag- und Führungs-Rohr 6 hinausragt
und entgegen der Längsrichtung 2 bündig mit
dem Trag- und Führungs-Rohr 6 abschließt. Das
Deformations-Rohr 6 kann aber auch gegenüber dem
Trag- und Führungs-Rohr 11 entgegen
der Längsrichtung 2 vorstehen
oder verkürzt
sein. Das Deformations-Rohr 11 kann wie das Trag- und Führungs-Rohr 6 aus
Stahl oder Aluminium bestehen. Es weist einen dem Längsträger 3 zugewandten
hinteren Einführ-Abschnitt 12 und
einen vorderen Haupt-Abschnitt 13 auf, der sich an den
Einführ-Abschnitt 12 anschließt und mit
dem Querträger 5 in
Verbindung steht. Der Einführ-Abschnitt 12 ist
gegenüber
dem Haupt-Abschnitt 13 verjüngt. Im Bereich des Haupt-Abschnitts 13 weist
das Deformations-Rohr 11 eine ursprüngliche Außen-Abmessung AAR1 auf,
deren Erstreckung entsprechend den Innen-Abmessungen AIL und
AIB orientiert ist. Die Außen-Abmessung AAR1 ist durch den Abstand gegenüberliegender äußerer Wandabschnitte 26, 27 definiert.
Sie liegt zwischen der Innen-Abmessung AIL des
Aufnahme-Bereichs 8 und der Innen-Abmessung AIB des
Bereichs 9 oder ist größer als
die Innen-Abmessung AIL. Der Einführ-Abschnitt 12 weist
dagegen eine entsprechend den Abmessungen AIL,
AIB und AAR1 orientierte
Außen-Abmessung
AAR2 auf, die durch den Abstand gegenüberliegender äußerer Wandabschnitte 28, 29 gebildet ist.
Die Wandabschnitte 26, 28 sind in Längsrichtung 2 benachbart
zueinander, während
die Wandabschnitte 27, 29 in Längsrichtung 2 zueinander
benachbart sind. Die Außen-Abmessung AAR2 ist einerseits kleiner als die Außen-Abmessung
AAR1 des Haupt-Abschnitts 13. Andererseits
ist die Außen-Abmessung
AAR2 hier kleiner als die Innen-Abmessung AIB des Bereichs 9 und somit auch
kleiner als die Innen-Abmessung AIL des
Aufnahme-Bereichs 8 des Längsträgers 3. Die Form,
d. h. die Querschnitts-Form, des Haupt-Abschnitts 13 ist
anders als die Form des Einführ-Abschnitts 12 im
Sinne der einleitenden Definition des Begriffs.
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Das
Trag- und Führungs-Rohr 6 ist
mit einer von seiner Innenwand 14 nach innen vorspringenden Verformungs-Einrichtung
versehen. Die Ver formungs-Einrichtung ist durch mehrere nach innen
vorspringende Vorsprünge 15 gebildet,
die etwa kugelkalottenförmig
sind und in bevorzugt, aber nicht notwendiger Weise gleichen Winkelabständen angeordnet
sind. Ihre jeweilige nach außen
offene Ausnehmung 16 kann beispielsweise mit einer Schweißnaht ausgefüllt sein,
um die Festigkeit der Vorsprünge 15 zu
erhöhen.
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An
dem inneren Deformations-Rohr 11 sind an die Vorsprünge 15 des
Trag- und Führungs-Rohrs 6 angepasste
Vertiefungen 17 ausgebildet, in die die Vorsprünge 15 eingreifen.
Die Vertiefungen 17 befinden sich in dem Einführ-Abschnitt 12 des
Deformations-Rohrs 11 und weisen einen Abschnitt mit konstanter
Tiefe T auf, der sich im Wesentlichen von einem freien Ende 18 des
Deformations-Rohrs 11 bis zu der Mitte eines Vorsprungs 15 erstreckt.
Die Vertiefungen 17 sind entgegengesetzt zu der Längsrichtung 2,
also zu dem Längsträger 3 hin,
offen. Sie sind in Längsrichtung 2 länglich ausgebildet.
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Die
Form des Einführ-Abschnitts 12 ist
gegenüber
der Form des Haupt-Abschnitts 13 unterschiedlich.
Diese Aussage betrifft sowohl die Innenform als auch die Außenform
des Deformations-Rohrs 11 und ist auf den Querschnitt bezogen. Der
Haupt-Abschnitt 13 ist im Querschnitt kreisringförmig ausgestaltet.
Dagegen ist der Einführ-Abschnitt 12 unrund
im Querschnitt, da die Vertiefungen 17 zu einer unrunden
Gesamtform führen.
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Die
Herstellung der Vorsprünge 15 und
der Vertiefungen 17 erfolgt in der Weise, dass das Deformations-Rohr 11 mit
seinem Einführ-Abschnitt 12 in das
entsprechende Trag- und Führungs-Rohr 6 geschoben
wird und dann die entsprechenden Vorsprünge 15 durch Verformung
von außen
hergestellt werden. Das dem Längsträger 3 zugewandte
Ende 18 des Deformati ons-Rohrs 11 befindet sich
dabei im Wesentlichen an der Stelle, an der die Vorsprünge 15 in
das Trag- und Führungs-Rohr 6 eingebracht
werden. Dabei wird auch das Deformations-Rohr 11 verformt.
Das Deformations-Rohr 11 wird dann weiter in das Trag-
und Führungs-Rohr 6 bis
in die in 2 gezeigte End-Stellung geschoben,
wodurch das Deformations-Rohr 11 weiter deformiert wird.
Dabei werden die Vertiefungen 17 durch die Vorsprünge 15 erzeugt.
In der vorbestimmten End-Position der beiden Rohre 6, 11 zueinander
werden dann weitere Prägungen
(nicht dargestellt) in das Trag- und Führungs-Rohr 6 und
das Deformations-Rohr 11 eingebracht, wodurch das Deformations-Rohr 11 in
seiner Position an dem Trag- und Führungs-Rohr 6 festgelegt
wird. So können
Druckkräfte
aber auch Zugkräfte,
die beispielsweise bei einem Abschleppen eines Kraftfahrzeugs auftreten,
durch den Pralldämpfer 4 übertragen
werden. Dadurch, dass die Vertiefungen 17 gleichzeitig
mit den Vorsprüngen 15 ausgebildet werden,
wird erreicht, dass der jeweilige Vorsprung 15 passend
in der entsprechenden Vertiefung 17 sitzt. Die Vertiefungen 17 weisen
also senkrecht zu der Längsrichtung 2 eine
im Wesentlichen halbkreisförmige
Querschnittsform auf.
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Durch
die die Verformungs-Einrichtung bildenden Vorsprünge 15 wird ein an
den Einführ-Abschnitt 12 angrenzender
Bereich des Haupt-Abschnitts 13 des Deformations-Rohrs 11 von
der ursprünglichen
Außen-Abmessung
AAR1 auf die Außen-Abmessung AAR2 des
Einführ-Abschnitts 12 reduziert
und in seiner Form geändert.
Die Änderung erfolgt
von einem kreisringförmigen
Querschnitt zu einem Querschnitt, der kreisringförmige Abschnitte und diese
Kreisringform unterbrechende Form-Abschnitte besitzt. Diese Form-Abschnitte
besitzen eine andere Krümmung
als die im Wesentlichen unverändert
gebliebenen Abschnitte. Daraus ergibt sich eine unrunde Gesamtform.
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Durch
die Abstimmung der Tiefe der Vorsprünge 15 lässt sich
der Querschnitt und die Form des Deformations-Rohrs 11 in
dem Einführ-Abschnitt 12 beeinflussen.
Hierbei kann sowohl eine maximale Verkleinerung im Querschnitt als
auch eine Reduzierung um ein Maß erzielt
werden, so dass sich das Deformations-Rohr 11 wenigstens
an einer Stelle innenseitig an dem Trag- und Führungs-Rohr 6 seitlich
abstützen
kann. Durch diese Abstützung
wird die Quersteifigkeit der Schutzvorrichtung 1 wesentlich
erhöht.
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Durch
die Lage und geometrische Gestaltung der Vorsprünge 15 ist die Form
des Einführ-Abschnitts 12 und
die spätere
Form des an den Einführ-Abschnitt 12 angrenzenden
Bereichs des Haupt-Abschnitts 13 weitgehend auf den Querschnitt des
Längsträgers 3 einstellbar.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
wird das innere Deformations-Rohr 11 in
einem separaten Formänderungs-Schritt
in seiner Form geändert
und anschließend
mit dem Trag- und Führungsrohr 6 verprägt, um aneinander
in der Position festgelegt zu werden.
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Insbesondere
bezugnehmend auf die 3 wird nachfolgend das Deformationsverhalten
der Schutzvorrichtung 1 bei einem Unfall beschrieben. Bei
Einwirkung lediglich geringer äußerer Kräfte entgegen
der Längsrichtung 2 auf
den Querträger 5,
die beispielsweise aus einem Auffahrunfall resultieren können, sind
die Rohre 6, 11 aufgrund der Prägungen relativ
zueinander unverschiebbar. Wenn eine gewisse Schwellen-Kraft überschritten
wird, erfolgt eine Relativ-Bewegung zwischen dem Trag- und Führungs-Rohr 6 und
dem Deformations-Rohr 11. Dabei wird das Deformations-Rohr 11 ausgehend von
der in 2 gezeigten ursprünglichen unfallfreien Stellung
entgegen der Längsrichtung 2 durch
das ortsfeste Trag- und Füh rungs-Rohr 6 weiter
in den Längsträger 3 unter
Verlängerung
der Vertiefungen 17 geschoben, wobei eine Dämpfungs-Kraft
auftritt. 3 zeigt den Pralldämpfer 4 nach
dem Unfall. Der Einführ-Abschnitt 12 ist
nun in den Bereich 9 mit reduzierter Innen-Abmessung AIB eingetaucht. Bei den vorher beschriebenen
alternativen Ausführungsbeispielen
durchsetzt der Einführ-Abschnitt 12 das Schottblech
bzw. dringt in den Längsträger ein,
der über
seine gesamte Länge
die besonders kleine Innen-Abmessung AIB aufweist.
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Bezugnehmend
auf 4 weist ein unfallfreies Deformations-Rohr 11 gemäß dieser
Ausführungsform
in seinem Einführ-Abschnitt 12 vier
Vertiefungen 17 auf, wobei zwei Vertiefungen 17 jeweils einander
gegenüber
liegen. Das Deformations-Rohr 11 liegt dabei mit vier Übergangs-Bereichen 19 innenseitig
an dem Trag- und Führungs-Rohr 6 an.
Die Außen-Abmessung
AAR2 ist hier also gleich der Innen-Abmessung
AIB. Die Übergangs-Bereiche 19 des Deformations-Rohrs 11 sind
nach außen
gekrümmt und
bilden Verbindungen zwischen zwei zueinander benachbart angeordneten
Vertiefungen 17. Das Trag- und Führungs-Rohr 6 weist
hier nach außen gekrümmte Abschnitte 20 auf,
an denen die Übergangs-Bereiche 19 innenseitig
anliegen. Der Querschnitt des Einführ-Abschnitts 12 entspricht
im Wesentlichen der Form eines Quadrats mit abgerundeten Ecken und
nach innen gekrümmten
Seiten.
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Das
in 5 dargestellte, unfallfreie Deformations-Rohr 11 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
liegt nicht an dem Trag- und Führungs-Rohr 6 an.
Der Einführ-Abschnitt 12 ist
hier maximal verformt. Verglichen mit dem in 4 dargestellten
Deformations-Rohr 11 sind die Vertiefungen 17 wesentlicher
tiefer ausgebildet. Zwischen den Vertiefungen 17 befinden
sich wieder Übergangs-Bereiche 19.
Im Querschnitt entspricht die Form des Einführ-Abschnitts 12 im
Wesentlichen der Form eines gekippten Kreuzes. Auch hier werden
die Deformations-Rohre 11 wieder gezielt deformiert, so
dass sie bei einem Unfall eine Engstelle gezielt umgehen können.
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Die
Form des Deformations-Rohrs 11 ist nicht auf die Ausführungsbeispiele
gemäß 4 und 5 beschränkt. So
kann beispielsweise das Deformations-Rohr 11 im Querschnitt
auch die Form einer „8" aufweisen. Ein derartiges
Deformations-Rohr 11 weist somit zwei einander gegenüberliegende Vertiefungen 17 auf,
die aufeinander zu laufen. Das Deformations-Rohr 11 kann
zwischen einer und sechs Vertiefungen 17 aufweisen. Gemäß den 2 und 3 sind
acht Vertiefungen 17 vorgesehen, was auch möglich ist.
Außerdem
kann sich das Deformations-Rohr 11 entgegen der Längsrichtung 2 aufweiten
oder verjüngen.
Die Rohre 6, 11 können einen runden oder unrunden,
beispielsweise viereckigen, Querschnitt aufweisen.