DE2222557A1

DE2222557A1 - In fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen zur verwendung kommendes bauteil

Info

Publication number: DE2222557A1
Application number: DE19722222557
Authority: DE
Inventors: Klaus Brunk; Bertold Felzer; Friedhelm Dipl-Ing Kraemer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1972-05-08
Publication date: 1973-11-22
Also published as: AU468559B2; AU5415073A

Description

In Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen zur Verwendung kommendes Bauteil Die Erfindung bezieht sich auf ein in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen verwendetes, aus einem Hohlkörper bestehendes Bauteil, das bei einem Aufprallunfall auf Druck beansprucht wird und einen Querschnitt besitzt, der von der Stoßkraft im wesentlichen vollständig beaufschlagt wird, wodurch sich das Bauteil im wesentlichen über den ganzen Querschnitt verformt.
Als ein solches Bauteil gelten z. B. die Längsträger mit ihren vorderen und hinteren Endteilen. Diese Endteile, die in den sogenannten Knautschzonen des Fahrzeuges, also vor bzw. hinter der drucksteifen Fahrgastzelle liegen, sind bereits so ausgebildet oder sollen zumindest den Zweck erfüllen, daß sie bei einem Aufprallunfall Stoßenergie umwandeln. Diese Träger bzw. Trägerendteile bestehen meistens aus einem kastenförmigen Hohlprofil.
Trifft man bei solchen Trägern bzw. Trägerendteilen keinerlei Vorkehrungen zu einer gezielten Verformung, so werden diese bei einer entsprechend hohen Stoßkraft relativ ungleichmäßig, d. h. so verformt, daß sie zunächst eine hohe, im allgemeinen schädliche Verzögerungsspitze ergeben. Die daran anschließende Verformung ist unkontrolliert und weist noch mehrmals hohe Verzögerungsspitzen auf bei relativ geringer Umwandlung von Stoßenergie je Wegeinheit.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bereits bekannt, an den Trägern in entsprechenden Abständen Sollknickstellen derart vorzusehen, daß eine mehr gleichmäßigere Energieumwandlung über einen längeren Weg, d. h. auch über eine längere Zeit erfolgt.
Das Vorsehen von derartigen Sollknickstellen erfordert in nachteiliger Weise eine zusätzliche Bearbeitung der Träger.
Außerdem müssen die Träger, um eine bestimmte Drucksteifigkeit nicht zu unterschreiten und auch um die Biegesteifigkeit nicht allzusehr herabsetzen von einem Profil mit einem größeren Widerstandsmoment gebildet sein, als dies der Fall sein muß, wenn man dieses Profil nicht mit Sollknickstellen vorsehen würde.
Dieses Problem ergibt sich jedoch nicht nur bei den vor und hinter der Fahrgast&elle liegenden IÄnesträgerabschnitten. In gleicher oder ähnlicher Weise tritt vielmehr dieses Problem, nämlich eine gezielte plastische Verformung und damit eine optimale Energieaufnahme zu erreichen, auch bei anderen Bauteilen eines Kraftfahrzeuges auf. Zu diesen Bauteilen zählen z. B. die Befestigungselemente der Stoßstange, das Lenksystem, das Verbindungsteil zwischen Dachsäule und Uberrollbügel, die Befestigungselemente für das Armaturenbrett sowie auch die Kardanwelle. Diese Aufzählung 1ung ist jedoch nicht als vollständig aufzufassen.
Soweit nicht Bauteile für einen bestimmten Zweck zwingend vorgesehen sind und diese aufgrund des vorstehenden Problems entsprechend ausgebildet werden können, ist es auch möglich, zusätzliche Bauteile mit einer plastischen Verformung zur gezielten Umwandlung von Energie an den Stellen des Kraftfahrzeuges vorzusehen, an denen sie zweckmäßig sind, jedoch bisher noch nicht vorgesehen wurden.
All die aufgezählten und gegebenenfalls neu vorzusehenden Bauteile bestehen also aus einem Hohlkörper. Wird dieser Hohlkörper, dessen Querschnittsausdehnung im allgemeinen kleiner ist als die Länge des Hohlkörpers, durch eine Stoßkraft beaufschlagt, dann tritt, wie bereits gesagt, eine hohe Verzögerungsspitze auf. Nachdem sich jedoch eine gewisse Verformung der Wandungen des Hohlkörpers eingestellt hat, wird dieser unregelmäßig verformt, d. h.
Bereiche der Wandungen des Hohlkörpers knicken ein, wodurch dann die Energieaufnahme ungleichmäßig und gering ist.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Bauteil zu schaffen, das einen gleichmäßigen Verformungswiderstand ergibt. Darüber hinaus soll der Ausgangsquerschnitt für das Bauteil bei einer geforderten Biegefestigkeit und Arbeitsaufnahme bei der Verformung verkleinert werden können. Nach der Erfindung wird dies bei einem Bauteil der eingangs gekennzeichneten Art dadurch erreicht, daß der Hohlkörper mit einem Kunststoffschaum od. dgl. ausgefüllt ist.
Der Kunststoffschaum bewirkt zwar, was an sich zu erwarten ist, bei entsprechender Beschaffenheit für sich allein schon eine höhere Energieaufnahme. Das Überraschende jedoch ist die Tatsache, daß er bei einem Bauteil der eingangs gekennzeichneten Art bewirkt, daß bei einem Aufprall eine relativ gleichmäßige Faltenbildung der Wandungen des Hohlkörpers und damit eine optimale Energieaufnahme erreicht wird. Diese Tatsache kommt in etwa dem Vorsehen von Sollknickstellen gleich. Die Faltung der Wandung des Bauteils erfolgt dabei vom beaufschlagten Ende des Bauteils her im wesentlichen gleichmäßig über eine solche Länge, die für die Umwandlung der Stoßenergie notwendig ist.
Durch das Ausschäumen der Bauteile, das im allgemeinen keinen besonderen Aufwand erfordert, wird also einmal die Arbeitsaufnahme durch die gleichmäßige Faltung und durch das Vorhandensein des Kunststoffschaumes selbst erhöht.
Zum anderen ist der Verformungswiderstand gleichmäßig, ohne daß schädliche Verzögerungsspitzen eintreten. Aus dem vorstehenden ergibt sich jedoch die Voraussetzung, daß der Querschnitt des Bauteils so ist, daß allein dieses durch Verformung in der Lage ist Energie - wenn auch in verschlechtertem Maße - umzuwandeln.
Im Gegensatz dazu ist es durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 983 413 bekanntgeworden, zwischen Stoßstange und Fahrzeugkarosserie einen geschlossenen Hohlkörper vorzusehen, der sich über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckt und dessen Innenraum mit einem arbeitsverzehrenden Kunststoffschaum ausgefüllt ist. Hier wird - wie leicht ersichtlich - nur die eine Wirkung des Kunststoffschaumes nutzbar gemacht, nämlich Arbeit zu verzehren. Die Wirkung des Kunststoffschaumes auf den Hohlkörper selbst, d. h. auf seine Ummantelung hat man hier nicht erkannt, was schon die Tatsache beweist, daß im Blechmantel eine Stufe für das Einknicken des Bleches vorgesehen ist. AuBerdem wird der Blechmantel bei seiner Ausdehnung über die gesamte Fahrzeugbreite bei der üblichen Beaufschlagung nicht gänzlich dazu herangezogen, Energie zu vernichten, sondern er wird mehr auf Biegung beansprucht. Die Wirkung der vorliegenden Erfindung kann hierbei also nicht auftreten.
Die Wirkung der vorliegenden Erfindung, d. h. die Erreichung einer gleichmäßigen Faltung des Hohlkörpers läßt sich dadurch erklären, daß bei Eindrückung der Stirnfläche der unmittelbar dahinterliegende Schaumstoff eine Kraftwirkung auf die Wandungen ausübt, wodurch die Faltung stabilisiert wird.
Als Kunststoffschaum eignet sich jeder Schaum, der eine gewisse Birte~und ein bestimmtes Raumgewicht besitzt. Daneben soll er aber auch zveckmaßig so vernetzt sein, daß er bei seinem Zusammendrücken dneh ein entsprechendes Ausweichen nach den Seîtenw*Sadungen einen Druck auf diese ausübt. Es wird naher in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehlag einen vernetzten Hartschaum zu verwenden.
Für den Zweck der Erfindung als besonders geeignet hat sich ein Polyurethanschaum herausgestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß unter Umständen auch mit Hartschäumen auf anderer Basis die erfindungsgemäße Wirkung erreicht werden kann, so auf der Basis von Polystyrol, Polyvinylchlorid u. dgl.
Je nach dem verwendeten Desmophen-Sorten kann man starre und weiche Polyurethanschäume herstellen. Das Raumgewicht der Schäume liegt allgemein z. B. zwischen 20 und 600 kg/m3.
Der bei der Erfindung zu verwendende Schaum, d. h. dessen Raumgewicht und Härte ist, um eine entsprechende Wirkung zu erreichen, abhängig von der Blechstärke des Hohlkörs pers sowie auch u. U. von dessen Querschnitt, welche Fattoren wiederum von der zu vernichtenden bzw. umzuwandelnden Energie abhängen und von dem Weg, innerhalb welchem die Energie vernichtet werden soll. Ein allgemein gulti--ges Raumgewicht läßt sich daher zur Erzielung der - erfindungsgemäßen Wirkung schlecht angeben. Es wird jedoch in der Größenordnung zwischen 40 und 400 kg/m3 liegen und ist bei einer gegebenen zu vernichtenden Energie und dem im wesentlichen danach ausgerichteten Hohlkörper leicht durch Versuche zu ermitteln. Die angegebenen Werte für das Raumgewicht von 40 bis 400 kg/m3 sind bis zu einer Blechstärke von etwa 1,5 mm geeignet Ausschlaggebend ist auch, unter welchem Druck das Ausschäumen bis zum Ende in dem abgeschlossenen Hohlkörper erfolgt. Der untere Wert des Raumgewichtes ist bestimmt durch das sogenannte Frei schäumen, da der Schaum zumindest den gesamten Hohlkörper gut ausfüllen muß. Ein unvernetzter Hartschaum kann insofern auch die erfindungsgemäße Wirkung erzielen, als dieser beim Stauchen durch Granulieren oder ähnlicher Abspaltung von Teilchen einen Druck auf die Wandungen ausübt. Bei einem solchen Material kann es sich empfehlen, es als kleine Teilchen, z.
B. Kugeln zu verwenden. Es muß aber noch kompressibel sein.
Die Kompressibilität ist überhaupt eine Voraussetzung für die Wirkung. Fehlt diese Zusammendrückbarkeit, so müssen gegebenenfalls Hohlräume innerhalb des Füllmaterials geschaffen werden, in die das Füllmaterial unter einem Widerstand, der etwa dem der Außenwandungen entspricht, hineingedrängt werden kann. Wichtig für die Wirkung ist auch, daß der Stoff für die Füllung bei seinem Zusammendrücken nicht wie eine Flüssigkeit den Druck gleichzeitig und gleichmäßig auf die'ganze Länge des Hohlkörpers auf die Wandungen überträgt, sondern zuerst nur auf die der Beaufschlagungsstelle am nächsten liegenden Wandungen und dann fortschreitend auf die weiteren Wandungsabschnitte.
Zweckmäßig steht der Schaum im Hohlkörper unter einer Vorspannung. Die Wahl dieser Vorspannung hängt wiederum in gewissem Maße von der Blechstärke ab. - Je dünner z. B.
das Blech ist, u o mehr Falten ergeben sich auf eine bestimmte Länge.
Es ist natürlich vorteilhaft, den Hohlkörper direkt allszuschäumen, d. h. die Komponenten und die eventuellen Zusätze in den Hohlkörper einzubringen, so daß der Kunststoff während der Verfestigung innerhalb des Hohlkörpers zu dem Schaum aufgebläht wird, der dann den Hohlkörper gut ausfüllt. Andererseits ist es auch möglich, den Schaum erst nach der Verfestigung einzubringen, und zwar entweder als ein einziges Schaumstoffteil oder z.B. in Form von Kugeln od. dgl.. Diese Kugeln sollten einen möglichst kleinen Durchmesser besitzen.
Durch die gleichmäßige Energieaufnahme des Bauteiles verläuft die Kurve im Kraft-Weg-Diagramm etwa waagerecht, nachdem sie vom 0-Punkt aus steil angestiegen ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß in gewissen Fällen noch eine Verzögerungsspitze am Anfang der Energieaufnahme auftritt. Die Kurve geht daher in ihrem Anstieg vom Null-Punkt aus zunächst etwas höher, um dann auf den gleichmäßigen etwa waagerechten Verlauf bzw. auf dessen Wert abzusinken. Diese unerwünschte Verzögerungsspitze kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch vermieden werden, daß für die erste Faltung eine Sollknickstelle vorgesehen wird. Diese Sollknickstelle kann in üblicher bekannter Weise durch eine Querschnittsschwächung der Wandung des Hohlkörpers oder durch eine vorgebogene Stelle erreicht werden. - Der Querschnitt des Hohlkörpers richtet sich nach dem Zweck des Bauteiles. Er kann sowohl eckig, insbesondere viereckig, als auch rund oder elliptisch sein.
Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen bereits ergeben hat, muß der Hohlkörper des Bauteiles aus einem Werkstoff bestehen, der es zuläßt, daß die Wandungen des Hohlkörpers sich gut falten lassen. Es kann daher jedes beliebige, diese Forderung erfüllende Material verwendet werden. Vorzugsweise kommt als ein solches Material das ohnehin hauptsächlich an den betreffenden Stellen des Kraftfahrzeuges verwendete Stahlblech in Frage.
Eine gute Wirkung wird mit der Erfindung dann erzielt, wenn die größte Ausdehnung des Querschnittes des Hohlkörpers kleiner ist als die Länge desselben. In diesem Fall hat man die Möglichkeit, die Energie auf einen längeren Weg umzuwandeln, wodurch sich eine geringere Verzögerung ergibt Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, die verschiedene Anwendungsmöglichkeiten beschreibt, ohne daß dadurch ein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben wird.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 das Heckteil eines Kraftfahrzeuges, teilweise weggeschnitten in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 dieselbe Ansicht wie Fig. 1, jedoch nach einem Aufprallunfall, Fig. 3 das in den Fig. 1 und 2 ersichtliche Längsträgerteil im Schnitt nach einer Energieumwandlung, Fig. 4 das Längsträgerteil nach einer Energieaufnahme in Seitenansicht, Fig. 5 ein iängsträgerteil ohne Kunststoffschaum nach einer Energieumwandlung, Fig. 6 die Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges, in der weitere Anwendungen des erfindungsgemäßen Bauteiles an den betreffenden Stellen punktiert dargestellt ist, Fig. 7 das Kraftfahrzeug gemäß Fig. 6 in Draufsicht, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie VIII - VIII in Fig. 6, Fig. 9 ebenfalls einen Schnitt nach Linie VIII - VIII in Fig. 6, jedoch in einer anderen Ausführung, Fig. 10 das Vorderteil eines Kraftfahrzeuges in Seitenansicht, Fig. 11 ein Kraftfahrzeug in Vorderansicht, Fig. 12, die in Fig. 10 ersichtlichen Längsträger 12a, 12b mit der Stoßstange und den Stoßstangen-Befestigungsteilen in größerem. Maßstab, Fig. 13 ein Kraftfahrzeug in Seitenansicht mit hervorgehobenem Lenksystem und Kardanwelle, Fig. 14 die Lenkspindel mit Lenkrad und sogenanntem Pralltopf, Fig. 15 den vorderen Teil des Längsträgers sowie den Aufpralldämpfer für die Stoßstange, Fig. 15a den Aufpralldämpfer und Längsträger in verformtem Zustand, Fig. 16 eine weitere Anwendung der Erfindung bei einem Bauteil, das die Fahrzeuginsassen beim Seitenaufprall gegen hohe Seitenbeschleunigungen schützt, Fig. 17,17a das erfindungsgemäße Bauteil zur Befestigung des Armaturenbrettes, und zwar im Ausgangszustand sowie nach der Verformung, Fig. 18, 18a das erfindungsgemäße Bauteil zwischen dem Dachholm und dem oberen Ende der drehbar gelagerten Rückenlehne, und zwar im Ausgangszustand und nach der Energieaufnahme bei einem Frontalaufprall, Fig.19-19b eine weitere Ausbildung des erfindungsgemäßen Bauteiles im Ausgangszustand und nach der Druckbeanspruchung und Fig. 20, 21 zwei Kraft-Weg-Diagramme.
In Fig. 1 ist mit 10 der hintere Teil eines Längsträgers 28 eines Kraftfahrzeuges bezeichnet. Die Stoßstange 12 ist an dem Längsträgerteil 10 mittel- oder unmittelbar befestigt.
Zwischen einer Heckverkleidung 11 und dem Ende des Längsträgerteiles 10 ist ein Stützblech 14 angeordnet. Das den Kofferraum bildende Karosserieblech ist mit 16, der Radkasten mit 18 und die Schlußleuchte mit 20 bezeichnet. Das Längsträgerteil 10 ist , wie ersichtlich, im Querschnitt U-förmig ausgebildet, wobei die beiden Seitenteile der U-Form am oberen Ende rechtwinklig abgebogene Flansche 22 bilden. An diesen Flanschteilen 22 ist entweder ein besonderes Deckblech durch Schweißen befestigt oder aber das Blech 24 des Fahrzeugbodens ist mit dem U-förmigen Längsträgerteil 10 unmittelbar verbunden, so daß in jedem Fall der Längsträger bzw. das Längsträgerteil eine Kastenform bildet.
Das Längsträgerteil 10 ist mit einem Kunststoffschaum ausgeschäumt, wobei zweckmäßig ein Polyurethanschaum verwendet wird. Der Schaum ist in Fig. 1 mit 26 bezeichnet. Wenn, wie üblich, das Längsträgerteil 10 lediglich ein Teil des durchgehenden Trägers 28 bildet, so braucht der Träger 28 natürlich nur auf die Länge ausgeschäumt zu sein, die sich außerhalb der drucksteifen Fahrgastzelle nach vorn und hinten erstreckt. Für das Ausschäumen ist daher der Träger 28 zweckmäßig an der betreffenden Stelle mit einer Trennwand 30 versehen, die den Raum für den Kunststoffschaum eingrenzt. Da der Längsträger 28 sich im Bereich der Fahrgastzelle keinesfalls eindrücken soll, wird man also in diesem Bereich auf die Maßnahmen der Erfindung, und zwar schon aus Kostengründen verzichten. Das Längsträgerteil 10 ist an der Stirnseite z. B. durch das Blech 14 abgeschlossen.
Das Aufschäumen des Längstr-ägertiles 10 erfolgt in einfacher Weise, wie an sich bekannt, dadurch, daß durch eine Öffnung im Hohlkörper die Komponenten und gegebenenfalls Zusätze eingebracht werden Es kommt auf die Umstände in der Produktion an, in welchem Stadium der Rshkarosserie man das Ausschäumen des Längsträgerteiles vornehmen wird.
Aus der Stellung des Längsträgerteiles beim Ausschäumen ergibt sich die Lage der Öffnung für das Einbringen des Materials. Diese Öffnung, die in Fig. 1 schematisch angedeutet und mit 32 bezeichnet ist, liegt an der jeweils zweckmäßigen Stelle. Nach dem Eindringen der Mischung wird die Öffnung 32 in geeigneter Weise verschlossen.
Mit 34 ist eine Sollknickstelle dargestellt, die bewirkt, daß die erste Faltung ohne eine unerwünschte Verzögerungsspitze erfolgt. Für diese Sollknickstelle kann in zweckma Diger Weise die Einfüllöffnung herangezogen werden, wobei dann vielleicht mehrere solcher Öffnungen entsprechend verteilt an dieser Querschnittsstelle angeordnet werden müssen.
Durch das Aus schäumen des Längsträgerteiles 10 ergibt sich die Wirkung, daß sich das Längsträgerteil 10 gleichmäßig von seinem Ende her fortlaufend zusammenfaltet, wenn eine Krafteinwirkung in Längsrichtung auf das Längsträgerteil 10 erfolgt. Dies ist aus Fig. 2 ersichtlich.
Die Ursache für das gleichmäßige Zusammenfalten und darum der gleichmäßigen Energieumwandlung wurde bereits vorher erläutert und ist darauf zurückzuführen, daß der Schaumstoff nach Beginn des Eindrückens des Trägers einen nach außen gerichteten Druck auf die Wandung ausübt. Dadurch kommt eine stabilisierte, d. h. relativ stetig gleichmäßige Faltung 36 zustande. Diese Faltung ist nochmals aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen. Das Trägerteil 10 ist dabei an der Stelle außerhalb dieser Faltung 36, d. h.
in seinem in Fig. 3 und 4 rechten Abschnitt nicht oder nicht wesentlich verformt. Im Gegensatz dazu zeigt die Fig. 5 die Art der Verformung des Tragerteiles 10, wenn dieses nicht mit Schaumstoff ausgeschäumt ist. In diesem Fall wird das Trägerteil 10 bei einer Krafteinwirkung zwar auch zunächst an seinem linken Ende eingedrückt. Jedoch erstreckt sich die ungleichmäßige Verformung sehr schnell über seine ganze Länge, was dann etwa wie in Fig. 5 gezeichnet aussieht. Es ist leicht verständlich, daß dabei zunächst eine hohe, schädliche Verzögerungsspitze auftritt, während anschließend die Verzögerung und damit die Energieumwandlung sehr schnell abfällt.
Die Faltung 36 erfolgt in etwa so, daß wenn sich in der oberen Wandung das Blech nach oben ausbiegt (Stelle 40 in Fig. 4 sich die untere Wandung in dieser Ebene ebenfalls nach oben bzw. nach innen ausbiegt (Stelle 42). Anschließend erfolgt die Faltung - wie gezeigt - in der entgegengesetzten Richtung. Die Ecken werden dabei entsprechend verwalkt.
Bildet das Endteil 10 an der Oberseite zusammen mit dem Blech 24 des Fahrzeugbodens den Hohlkörper, wobei das Blech 24 mit den Flanschteilen 22 verbunden ist, so wird durch die Faltung der Flanschteile 22 auch das sich von diesen wegerstreckende Bodenblech gleichmaßig mit gefaltet. Die Energieaufnahme wird dadurch ebenfalls erhöht.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie sich der Schaumstoff 26 in die jeweilige Faltung hineingedrückt hat. Dadurch kommt die energieaufnehmende Wirkung des Schaumes auch zwischen den Falten 36 zum Tragen.
Aus Figo 6 und 7, die eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug zeigen, gehen weitere Anwendungsmöglichkeiten hervor. Die Karosserie ist dort mit 40 bezeichnet. 28 sind wieder die unteren Längsträger, deren vordere und hintere Endteile 10 entsprechend den Fig. 1 und 2 mit Schaumstoff ausgefüllt sind. Weiterhin ist in den Fig. 6 und 7 die vordere Stoßstange mit 42 bezeichnet, die über Aufpralldämpfer 43 an einem Karosserieteil 44 befestigt ist. Die Aufpralldämpfer 43 bestehen ebenfalls je aus einem Hohlkörper, der gemäß der vorliegenden Erfindung mit Schaumstoff ausgefüllt ist. Näheres über die Aufpralldämpfer wird später anhand der Fig. 15 und 15a gesagt werden. In gleicher oder ähnlicher Weise wie die vordere Stoßstange 42 ist auch die hintere Stoßstange 45 über Aufpralldämpfer 46 mit einem Karosserieteil bzw. den Endteilen 10 der Längsträger 28 verbunden.
Bekanntlich geht die Tendenz dahin, daß sowohl das Fahrzeugvorderteil als auch das Fahrzeughinterteil möglichst viel Energie aufnehmen bzw. umwandeln soll, damit die Stoßkraft nicht auch in schädlicher Weise auf die drucksteif ausgebildete Fahrgastzelle 47 einwirkt. Um die einer bestimmten Geschwindigkeit entsprechende Energie in dem Vorder- bzw. Hinterteil vernichten zu können, reichen u. U.
die Endteile 10 der Längsträger 28 nicht aus. Die Erfindung sieht daher zusätzlich zu den vorhandenen Karosserieteilen des Vorder- und iliaterteiles energieaufnehmende Teile 50, 51 vor, die gemäß der Erfindung aus mit Schaumstoff ausgefüllten Bauteilen bestehen, ähnlich wie sie die Endteile 10 der Längsträger 28 bilden. Diese Bauteile 50, 51 liegen oberhalb der Endteile 10 und außerdem etwa in den Radebenen.
Auch die Motorraumhaube 54 kann zwecks Energieaufnahme mit einem Bauteil 56 relativ kleinen Querschnittes entsprechend der Erfindung versehen sein. Mit 58 ist ein Überrollbügel bezeichnet. Zwischen diesem und der Schloßsäule 57 befindet sich ein schaumstoffgefülltes Zwischen stück 59, das beim Dachaufprall verformt wird. Ein Querträger ist mit 60 bezeichnet. Dieser hat zur Aufnahme von seitlichen Stößen Abschnitte 62, die gemäß der Erfindung aus mit Schaumstoff ausgefüllten Hohlprofilen bestehen.
Der Schaumstoff kann bei allen diesen Teilen durch Ausschäumen eingebracht werden oder auch nach dem Ausschäumen in einem Stück oder in Form von kleinen Teilchen z.
B. Kugeln.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt nach Linie VIII - VIII in Fig.
6 in vergrößertem Maßstab. Daraus ist das energieaufnehmende Bauteil 50 zu ersehen, das in diesem Fall teilweise vom Radeinbau 64 gebildet wird. Ein zusätzliches Winkelblech 65 ergibt einen im Querschnitt viereckigen Träger, der mit Schaumstoff ausgefüllt ist. Der Radeinbau 64 wird dadurch praktisch? überhat erst zur Energieaufnahme herangezogen. Die Motorraumhaute 54 besitzt zwecks Erhöhung der Energieaufnahme eine oder mehrere mit Schaumstoff ausgefüllte Profile 56. Mit 10 ist ein Endteil des L3ngsträgers 28 und mit 68 der Kotflügel bezeichnet. Das Fahrzeugrad ist andeutungsweise dargestellt und trägt die Bezugszahl 66.
Die Fig. 9, die ebenfalls einen Schnitt nach Linie VIII -VIII in Fig. 6 zeigt, stellt eine besonders vorteilhafte Maßnahme dar, um den Radeinbau 64 und den Kotflügel 68 zur Energieaufnahme bzw. -umwandlung heranzuziehen. Es ist ersichtlich, daß zwischen Kotflügel 68 und Radeinbau 64 lediglich ein Blech 69 eingeschweißt oder sonstwie befestigt ist, wodurch sich der mit Schaumstoff ausgefüllte Hohlraum 70 ergibt. Mit 54 ist wieder die Motorraumhaube mit ihrer Verstärkung 56 bezeichnet. Bei all diesen Ausführungsbeispielen, bei denen ein Teil des Karosseriebleches, z. B. die Motorraumhaube, der Kotflügel u. dgl. gleichzeitig ein Teil des Hohlkörpers ist, wird auch der Vorteil erreicht, daß das anschließende Karosseriematerial gezwungen wird, sich in ähnlwoher Weise wie der Hohlkörper durch Faltung zu verformen. Dadurch wird die Energievernichtung nochmals erhöht.
Die Fig. 10 bis 12b zeigen eine weitere neuartige Aawendungsmöglichkeit der Erfindung, wie sie auch mit anderen Mitteln nicht bekannt ist. Es geht hierbei um die Befestigung der Stoßstange, d. h. des Stoßfängers 42, der hier nicht wie üblich über zwei, sondern über vier Aufpralldämpfer 43, 43' mit der Karosserie verbunden ist. Die unteren Aufpralldämpfer 43 liegen etwa in der Verlängerung der Endteile 10 der Längsträger 28, die oberen Aufpralldämpfer 43' dagegen sind in der Verlängerung der innerhalb des Kotflügels 68 und des Radeinbaues angeordneten energieaufnehmenden Bauteile 50 angebracht. Der Stoßfänger 42 ist dabei jedoch als länglicher Ring mit zwei Stegen ausgebildet. Die Aufpralldämpfer 43, 43' sollen im allgemeinen dazu dienen, daß das Fahrzeug keine Beschädigung erleidet, wenn es mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 16 km/h gegen ein Hindernis fährt. Bei dieser Geschwindigkeit werden die Aufpralldämpfer 43, 43' entsprechend der Fig. 12a verformt. Ist die Geschwindigkeit, mit der das Kraitfahrzeug auf ein Hindernis aufprallt, großer als 16 km/h -, so verformen sich dann die Endteile 10 der Längsträger und die Bauteile 50 in einer solchen Weise, daß keine Verzögerungsspitze zwischen der Verformung der Aufpralldämpfer 43, 43' und der Endteile 10 bzw. Bauteile 50 auftritt. Wie Fig. 12b zeigt, setzt sich die Verformung in den nach der Erfindung ausgebildeten Aufpralldämpfern 43, 43' und den Bauteilen 10, 50 etwa gleichmäßig fort.
Die Forderung, Energie zu vernichten, ist auch beim Lenksystem gegeben. Die Fig. 13 zeigt daher die Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges, in der die Längsspindel 75 mit dem Lenkrad 76 hervorgehoben ist. Mit 77 ist der Motorblock, mit 78 das Getriebe und mit 79 die Kardanwelle bezeichnet.
Die Lenkspindel 75 besteht aus einem lIohlprofil mit rundem Querschnitt, das erfindungsgemäß mit Schaumstoff ausgefüllt ist. Die Lenkspindel 75 ist daher in der Lage, gleichmäßig Energie zu vernichten, und zwar sowohl einen Teil der Energie, die von vorn auf die Lenkspindel einwirkt, als auch die, die dem Fahrer bei einem Aufprallunfall beim Aufschlagen auf das Lenkrad 76 innewohnt.
In Fig. 14 ist die Längsspindel 75 nur vor der Halterung 80 am Armaturenbrett 81 als ein mit Schaumstoff gefülltes Rohr ausgebildet. Zwischen der Lenkspindel 75 und dem Lenkrad 76 ist ein sogenannter Pralltopf 82 angeordnet, der ebenfalls gemäß der Erfindung aus einem IIohlkörper runden Querschnittes besteht und mit Schaumstoff ausgefüllt ist.
Da bei einem Frontalaufprall eine Kraftwirkung auf den Motorblock 77 ausgeübt wird, der dadurch nach hinten bewegt wird, ist es zweckmäßig, wenn diese Energie durch die Kardanwelle 79 zumindest zum Teil vernichtet wird.
Es ist daher auch Gegenstand der Erfindung, die Kardanwelle 79 derart hohl auszubilden und mit Schaumstoff zu füllen, daß sie die Energie annähernd gleichmäßig umwandelt. Es wird dadurch auch verhindert, daß die Kardanwelle aus ihren Gelenken herausspringt und der Motorblock mit Getriebe dean ungedämpft gegen die Fahrergastzelle bewegt wird.
In Fig. 15 ist die Befestigung des Stoßfängers 42 über den Aufpralldämpfer 43 am Karosserieteil 44 dargestellt.
Der Aufpralldämpfer 43 ist in geeigneter Weise mit dem Stoßfänger 42 verbunden und besitzt an seinem anderen Ende einen Flansch 85, der mittels durch eine Mittellinie angedeuteter Schrauben 86 am Karosserieteil 44 befestigt ist. Mit 10 ist wieder das Endteil des Längsträgers 28 (Fig. 6) bezeichnet. Die Befestigung und Lage des Aufpralldämpfers 43 ist nur beispielsweise gezeigt und kann natürlich in jeder anderen Art erfolgen, insbesondere kann der Stoßdämpfer 43 in der Verlängerung des Endteiles 10 liegen.
Die Fig. i5a zeigt die Deformation des Aufpralldämpfers 43, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von weniger als etwa 16 km/h auf ein Hindernis geprallt ist. Das Endteil 10 ist hier jedoch ebenfalls verformt dargestellt, was aber erst beim Aufprall mit höherer Geschwindigkeit erfolgt.
Die Fig. 16 zeigt einen andeutungsweisen Querschnitt durch ein Kraftfahrzeug mit einer Vorderansicht des in Fig. 6 und 7 mit 60 bezeichneten Querträgers. Der Querträger liegt entweder hinter den Rückenlehnen 88 der Vordersitze 89 oder geht durch die Rückenlehne hindurch. Das Sitzkissen ist mit 90 bezeichnet. In Fig. 16 sind ferner der Fahrzeugboden 91, der Kardantunnel 92, die Fahrzeugräder 93 sonne die Karosserieaußenhaut 94 angedeutet. elr Querträger 60 ist sowohl zwischen den beiden Rückenlehnen 88 als auch zwischen diesen und der jeweiligen Karosseriesei;enwLdL mit Abschnitten 62 versehen. Diese Abschnitte 62, die D tiert dargestellt sind, bestehen ebenfalls gemäß der Brfinudung aus einem Hohlkörper' der mit Schaumstoff od. dgl.
ausgefüllt ist. Erfolgt ein seitlicher Stoß gegen das Fahrzeug, dann verformt sich zunächst der jeweils äußere Abschnitt 62 durch eine gleichmäßige Faltung und £fleergie aufnahme. Wird die Energie des seitlichen Stoßes nicht vollständig durch die äußeren Abschnitte 62 vernichtet, so tritt auch der innere Abschnitt 62 entsprechend in Wirkung.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Bauteiles zeigen die Fig. 17 und 17a, in denen die Windschutzscheibe mit 100, der Windfang mit 101 und die Motorraumhaube mit 102 bezeichnet sind. Das Armaturenbrett 103 ist über Bauteile 104 an einem Karosseriequerteil 105 befestigt. Die Bauteile 104 bestehen entsprechend der Erfindung aus einem Hohlkörper mit einer Füllung aus Schaumstoff od. dgl.. Diese Bauteile 104 können über die Breite gesehen an mehreren Stellen vorgesehen sein. Werden sie durch den nach vorn geschleuderten Fahrzeuginsassen mit einer Stoßkraft beaufschlagt, so vernichten sie die dem Insassen innewohnende Energie auf eine für den Fahrzeuginsassen unschädliche Weise, wie Fig. 17a zeigt. In dieser Fig.
ist ersichtlich, daß die Bauteile 104 gleichmäßig zusammengefaltet sind, wodurch sie Energie ohne schädliche Verzögerungsspitze zu vernichten in der Lage waren.
Die Fig. 18 und 18a zeigen eine weitere beispielsweise Anwendungsmöglichkeit eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bauteiles. Mit 110 ist die Windschutzscheibe und mit 111 das Lenkrad bezeichnet. Oberhalb der Windschutzscheibe ist der Dachrahmen 112 angedeutet. Der Fahrer 113 ist mittels eines Sicherheitsgurtsystemes 114 am Rahmen 125 der Rückenlehne 117 festgeschnallt. An letzterer ist eine Kopfstütze 118 befestigt. Der Rahmen 125 der Rückenlehne 117 weist einen nach oben vorstehenden Fortsatz 120 auf.
Zwischen dem Fortsatz 120 und dem Dachrahmen 112 ist ein Dämpfungsglied 121 angeordnet. Dieses Dämpfungsglied 121 ist erfindungsgemaß ausgebildet und hat die Aufgabe, daß es die bei einem Aufprallunfall im Fahrer innewohnende Energie vernichtet bzw. umwandelt. Dabei verformt sich das Dämpfungsglied 121, wie in Fig. 18a dargestellt. Da der Körper des Fahrers 113 durch das Gurtsystem 114 fest mit dem Sitz verbunden ist, muß die Energie von der Rückenlehne 117 aufgenommen werden, die jedoch im Punkt 122 drehbar gelagert ist und sich mittels des Fortsatzes 120 am Dämpfungsglied 121 abstützt. Das Dämpfungsglied 121 ist so dimensioniert, daß es wiederum Energie ohne schädliche Verzögerungsspitzen gleichmäßig vernichtet.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden. Sie kann vielmehr überall da angewendet werden, wo sich eine zweckmäßige Einsatzmöglichkeit ergibt. Auch hinsichtlich des erfindungsgemäßen Bauteiles sind sowohl bezüglich dessen Ausbildung als auch hinsichtlich dessen Füllung die verschiedensten Möglichkeiten gegeben. Wesentlich dabei ist immer, daß die eingangs beschriebene Wirkung bezüglich einer gleichmäßigen Energievernichtung bzw. -umwandlung erreicht wird.
In Fig. 19 ist eine weitere mögliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Bauteiles dargestellt. Innerhalb des Hohlkörpers 130 ist ein weiterer Hohlkörper 132 vorgesehen.
Ausgefüllt mit einem die Wirkung der Erfindung ergebenden Füllstoff 134 ist jedoch nur der Zwischenraum zwischen den Hohlkörpern 130 und 132. Ist die Wandung des Hohlkörpers i32 in Material und Dicke etwa dieselbe, wie die des Hohlkörpers 130, dann wird der Hohlkörper 132 etwa in der gleichen Weise wie der Hohlkörper 130 zur Energievernichtung dur 4 iemlich gleichmäßige Faltung herangezogen, wie dies Fig. 19a zeigt.
Besteht dagegen die Wandung des inneren Hohlkörpers 132 aus einem dehnbaren Material, dann kann der innere Hohlkörper, wie in Fig. 19b gezeigt, verformt werden. Die dehnbare Wandung 136 erlaubt dabei, wenn sie ihrer Verformung einen entsprechenden Widerstand entgegensetzt, daß der äußere Hohlkörper 130 sich gleichmäßig durch Faltung verformt, die nicht oder weniger kompressible Füllung dabei aber nach innen zur Erhaltung ihres Volumens ausweichen kann.
In Fig. 20 ist ein Kraft-Weg-Diagramm gezeigt. Auf der Ordinate 140 ist die Kraft und auf der Abszisse 141 der Weg aufgetragen. Die Kurve 142 ergibt sich in etwa bei einem nicht ausgeschäumten Bauteil. Ir2an sieht, daß die Kurve schnell abfällt, jedoch mehrere Spitzen besitzt, die eine hohe Verzögerung ergeben. In Fig. 21 dagegen ist die ideale Verzögerungskurve voll ausgezogen und mit 144 bezeichnet. Die mit der vorliegenden Erfindung zu erreichende Kurve wird etwa den Verlauf der strichpunktierten Linie 145 haben.
Möglich und zweckmäßig ist ferner, wenn in dem Träger in Längsrichtung gesehen Schäume verschiedener Härte eingebracht sind. Dadurch wird eine progressive Kennung der Energieaufnahme erreicht, was wichtig ist, da bei verschieden starkem Aufprall die jeweils vorhandene Energie vernichtet werden soll. Eine praktische Ausführung besteht z. R. darin, daß verschiedene Wirkungen gleichzeitig durch drei im Abstand angeordnete Öffnungen eingespritzt werden.
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Claims

Patentansprüche 1. In Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen verwendetes, aus einem Hohlkörper bestehendes Bauteil, das bei einem Aufprallunfall auf Druck beansprucht wird und einen Querschnitt besitzt, der von der Stoßkraft im wesentlichen vollständig beaufschlagt wird, wodurch sich das Bauteil im wesentlichen über den ganzen Querschnitt verformt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10, 43, 50, 56) mit einem Kunststoffschaum od. dgl. ausgefüllt ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ICunststoffschaum ein vernetzter Hartschaum dient.
3. Bauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10, 43, 50, 56) mit einem Polyurethanschaum ausgefüllt ist.
4. Bauteil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10, 43, 50, 56) ausgeschäumt ist.
5. Bauteil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum nach dem Schäumen in den Hohlkörper eingebracht ist.
6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff in Form von kleinen Kugeln in den Hohlkörper eingebracht wird.
7. Bauteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffschaum in dem Hohlkörper einen Überdruck erzeugt.
8. Bauteil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper einen eckigen, insbesondere viereckigen Querschnitt besitzt.
9. Bauteil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper einen runden oder elliptischen Querschnitt besitzt.
10. Bauteil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus einem gut faltbaren Material, z. B. Stahlblech besteht.
11. Bauteil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Faltung eine Sollknickstelle (34) vorgesehen ist.
12. Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollknickstelle die Einfüllöffnung (32) dient.
13. Bauteilnach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Ausdehnung des Querschnitts des Hohlkörpers keiner ist als die Länge desselben.
14. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Karosseriebleches (64, 68) zur Bildung des Hohlkörpers (50) herangezogen sind.
15. Bautel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Kotflügels (68) und / oder des Radeinbaues (64) zusammen mit einem zusätzlichen Blechteil (65, 69) den Hohlkörper (50) bilden.
16. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufpralldämpfer (43, 43') für die Befestigung der Stoßfänger (42, 45) etwa in der Verlängerung der Bauteile (i0, 50) liegen und hinsichtlich ihrer Energieaufnahme so ausgebildet sind, daß bis zu bestimmten Aufprallgeschwindigkeiten keine Karosseriebeschädigungen erfolgen und keine wesentliche Verzögerungsspitze zwischen der Verformung der Aufpralldämpfer (43, 43') und der Bauteile (10, 50) auftritt.
17. Bauteil nach Anspruch 1 und 14, dadurch gkennzeichnets daß die Motorraum- (54) bzw.

Kofferraumhaube mit zusätzlichen Blechteilen zur Bildung von Hohlkörpern (56) versehen ist.
18. Bauteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10, 43, 50, 56) aus mindestens zwei Teilen gebildet ist, die mittels vom Hohlkörper nach außen vorstehenden flanschartigen Teilen (22) miteinander verbunden sind.
19. Bauteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschartigen Teile mit dem angrenzenden Karosserieblech an der Faltung und Energievernichtung teilnehmen.
20. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlkörper (130) etwa konzentrisch ein weiterer Hohlkörper (132) vorgesehen ist und lediglich der Raum zwischen den beiden HohLkörpern (130, 132) mit dem Fu'llmaterial z. B. Schaumstoff od. dgl. ausgefüllt ist.
21. Bauteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (136) des inneren Hohlkörpers 132) dehnbar sind.
22. Bauteil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des inneren Hohlkörpers (132) den Wandungen des äußeren Hohlkörpers (130) entsprechen.
23. Bauteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung gesehen Schäume verschiedener Härte eingebracht sind.