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Dokumentenidentifikation DE102006011774A1 26.04.2007
Titel Prallplatte für ein Kraftfahrzeug
Anmelder Automotive Group ISE Innomotive Systems Europe GmbH, 51702 Bergneustadt, DE;
DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 15.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006011774
Offenlegungstag 26.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.2007
IPC-Hauptklasse B60R 19/56(2006.01)A, F, I, 20060315, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60R 19/38(2006.01)A, L, I, 20060315, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Prallplatte (16, 56, 70, 150) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Geländewagen oder einen Pickup, die an einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht und einer Unterfahrschutzeinrichtung zugeordnet ist. Um die Eignung der Prallplatte für Fahrzeuge mit großer Bodenfreiheit zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Prallplatte (16, 56, 70, 150) zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist, wobei die Prallplatte Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Prallplatte für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Geländewagen oder einen Pickup, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kraftfahrzeugen mit großer Bodenfreiheit und einem hohen Böschungswinkel besteht die Gefahr, dass eine niedrige Frontstruktur von konventionellen Personenkraftwagen bei einem Zusammenstoß überfahren wird. Es kann also passieren, dass der Personenkraftwagen mit der relativ niedrigen Frontstruktur das Kraftfahrzeug mit der größeren Bodenfreiheit unterfährt. Um ein solches Unterfahren zu vermeiden, können Geländewagen oder Pickups mit einer Unterfahrschutzeinrichtung ausgestattet werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 37 620 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Pre-Safe-System bekannt, das wenigstens eine Fahrzeugsumgebungs-Erkennungseinrichtung und eine Federungs- und Dämpfungseinrichtung umfasst, welche zwischen einem Fahrwerk und einer Karosserie angeordnet und in Abhängigkeit der von der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung aufgenommenen und in einer Datenauswerteeinrichtung ausgewerteten Signale ansteuerbar ist. Die Datenauswerteeinrichtung der Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtung ist mit einem Steuergerät einer die Federungs- und Dämpfungseinrichtung ansteuernden aktiven Fahrwerkregelung verknüpft, mittels der eine für die jeweilige Aufprallsituation vordefinierte, wenigstens annähernd hubartige Fahrzeugniveauverstellung durchgeführt wird.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 16 025 A1 ist eine Schutzvorrichtung für Schienenfahrzeuge mit einem an deren Stirnseite angebrachten Prallkörper bekannt. Um ein Überrollen einer Person auszuschließen, und um den Aufprall bezüglich ernsthafter Verletzungen der Person nachhaltig abzumildern, deckt der Prallkörper die gesamte Wagenbreite ab und reicht etwa bis zu 2 m von der Schienenoberkante hinauf und besteht aus plastischem Material erheblicher Dicke. Ein unterer Teil des Prallkörpers kann auf seiner rückwärtigen Linie durch ein Drehgelenk am verbleibenden festen Teil des Prallkörpers gelagert sein. Der Prallkörper kann von oben durch mindestens ein Stellglied beaufschlagt werden, das von einem Notschalter und/oder vom automatischen Bremssystem und/oder vom Fahrer betätigten Bremssystem ausgelöst wird.

Aus der DE 10 2004 006 406 A1 ist eine vordere Motorraumverkleidung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine im Bugbereich eines Kraftfahrzeugs ohnehin als Bodenverkleidung bereits vorhandene Motorraumverkleidung derart modifiziert ist, dass ein Höchstmaß an Fußgängeraufprallschutz erreicht wird. Diese im weitesten Sinne als Prallplatte wirkende Motorraumverkleidung ist jedoch nur für Kraftwagen mit geringer Bodenfreiheit, also niedrigem Böschungswinkel, geeignet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Prallplatte für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, deren Eignung als Unterfahrschutzeinrichtung für Fahrzeuge mit großer Bodenfreiheit verbessert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist eine Prallplatte vorgesehen, die an einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist und zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar an der Unterseite angebracht ist. Die Prallplatte kann sowohl vorne als auch hinten oder seitlich an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Es können auch mehrere Prallplatten an verschiedenen Stellen angeordnet sein. In ihrer eingefahrenen Stellung ermöglicht die Prallplatte eine große Bodenfreiheit und einen hohen Böschungswinkel wie er beispielsweise bei Geländewagen oder Pickups anzutreffen ist. In ihrer ausgefahrenen Stellung verhindert die Prallplatte das Unterfahren eines Kollisionspartners mit einer niedrigen Frontstruktur. Die Prallplatte bietet sozusagen eine Abstützbasis für einen aufprallenden Kollisionspartner, an welcher dieser seine Vorbaustruktur aktivieren kann. Dadurch wird ein so genanntes Aufreiten eines mit der erfindungsgemäßen Unterfahrschutzeinrichtung ausgestatteten Geländewagens auf niedrigere Fahrzeuge sicher vermieden. Diese ausgefahrene Stellung wird im Folgenden auch als Kompatibilitätsstellung bezeichnet. Dadurch, dass die Prallplatte über ihren Verlauf in Fahrzeuglängsrichtung Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit aufweist, kann die Verformung so ausgelegt werden, dass eine Krafteinleitung in die angrenzenden Fahrzeugtragstrukturen gewährleistet ist.

Vorzugsweise nimmt die Steifigkeitsverteilung über die Prallplatte in Fahrzeuglängsrichtung stetig zu. Die Prallplatte ist dazu so ausgelegt, dass auch hohe Steifigkeiten bei geringem Gewicht erreicht werden können.

Die Prallplatte ist derart konstruiert, dass die Steifigkeit von der Vorderkante bis zum hinteren Abschluss immer mehr zunimmt. Damit kann erreicht werden, dass die Prallplatte und damit die Unterfahrschutzeinrichtung bei einer Kollision von vorne nach hinten deformiert und dabei ein stetig ansteigendes Energieniveau absorbiert wird.

Vorzugsweise ist die Prallplatte in drei Teilbereiche untergliedert, wobei sich die Bereiche durch unterschiedliche Steifigkeit auszeichnen. Um bei möglichst vielen Belastungsfällen optimal zu wirken, ist vorgesehen, die Prallplatte in einen äußeren, einen mittleren und einen inneren Steifigkeitsbereich zu unterteilen.

Der äußere Steifigkeitsbereich ist vorzugsweise für einen Beinanprall eines Fußgängers ausgelegt, so dass die Verletzungsgefahr bei einer Kollision für den Fußgänger gemindert und Reparaturkosten von leichten Kollisionen reduziert werden.

Diese Funktion kann ein separates Teil erfüllen, vorzugsweise ein Kunststoffspritzteil, das durch eine Rippenstruktur die nötige Steifigkeit erhält. Der äußere Steifigkeitsbereich kann separat gefertigt sein und an den mittleren Steifigkeitsbereich über herkömmliche Befestigungsmittel angeschlossen werden.

Die Konstruktion des äußeren Steifigkeitsbereichs ist so ausgelegt, dass bei ausgefahrenem Unterfahrschutz die Vorderkante des äußeren Steifigkeitsbereichs bündig mit der vorderen Fläche einer Schaumstruktur des oberhalb angeordneten Stoßfängers abschließt, so dass der Fußgänger zuerst mit seinem Unterschenkel in Kontakt mit dem Fahrzeug kommt.

Vorzugsweise weist die Vorderkante des äußeren Steifigkeitsbereichs einen Radius auf, um die Kontaktfläche zum Fußgänger zu vergrößern.

Die im Anschlussbereich zum mittleren Steifigkeitsbereich vorgesehenen Aussparungen tragen zur relativ weichen Ausgestaltung des äußeren Steifigkeitsbereichs bei.

Der mittlere Steifigkeitsbereich ist als zweischalige Konstruktion ausgebildet, um die entsprechenden Steifigkeitswerte zu erreichen. Die Konturen des mittleren Steifigkeitsbereichs weisen vorzugsweise keine Hinterschnitte oder zu große Ziehtiefen auf, da hierzu stärkere Materialdicken notwendig wären. Die Flansche für eventuelles Punktschweißen können von überall erreichbar sein, um die Fertigung zu vereinfachen.

Im mittleren Steifigkeitsbereich können Öffnungen oder Aussparungen vorgesehen sein, durch die ein Einströmen von Kühlluft in den Motorraum ermöglicht wird. Außerdem tragen die Öffnungen beziehungsweise Aussparungen zur Material- und Gewichtseinsparung bei.

Wenn an den tiefsten Stellen des mittleren Steifigkeitsbereichs Bohrungen vorgesehen werden, kann eindringendes Wasser abfließen. Wenn der mittlere Steifigkeitsbereich aus Blechteilen gebildet ist, kann somit Korrosion verhindert werden.

Vorzugsweise ist der mittlere Steifigkeitsbereich mit Rippen versehen, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Diese Rippen können durch Querrippen miteinander verbunden sein, so dass eine tragwerkähnliche Struktur gebildet wird. Der mittlere Steifigkeitsbereich ist dadurch ähnlich einer Crashbox ausgebildet, so dass bei vorher definierten Kräften eine Verformung der Prallplatte in diesem mittleren Steifigkeitsbereich möglich ist. Das heißt, dass der mittlere Steifigkeitsbereich insbesondere bei Kollisionen wirkt, die über Parkrempler (Kollisionen ab 5 km/h) hinausgehen.

Der hintere Steifigkeitsbereich ist im Vergleich zum mittleren Steifigkeitsbereich mit einer deutlich höheren Eigensteifigkeit ausgebildet, um die Krafteinleitung in angrenzende Tragstrukturen zu ermöglichen.

Um die Bewegbarkeit der Prallplatte zwischen ihrer eingefahrenen und der ausgefahrenen Stellung zu realisieren, wird vorgeschlagen, dass der hintere Steifigkeitsbereich schwenkbar an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist. Dazu kann ein ohnehin vorgesehener Stabilisator eines Integralträgers verwendet werden.

Der Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Prallplatte durch ihre Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit für nahezu jeden Belastungsfall ausgelegt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Dabei zeigen:

1 den vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Unterfahrschutzeinrichtung im Schnitt, wobei sich eine Prallplatte der Unterfahrschutzeinrichtung in ihrer eingefahrenen Stellung befindet;

2 den vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs aus 1, wobei sich die Prallplatte in ihrer ausgefahrenen Stellung befindet;

3 den vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Unterfahrschutzeinrichtung im Schnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei sich eine Prallplatte in ihrer eingefahrenen Stellung befindet;

4 einen Ausschnitt aus 3, wobei sich die Prallplatte in ihrer ausgefahrenen Stellung befindet;

5 das in den 3 und 4 ausschnittsweise dargestellte Kraftfahrzeug bei einem Zusammenstoß mit einer Barriere;

6 den vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Unterfahrschutzeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

7 die Unterfahrschutzeinrichtung aus 6 bei einem Zusammenstoß mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit;

8 eine ähnliche Unterfahrschutzeinrichtung wie in 7 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

9 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels

10 eine perspektivische Darstellung der Prallplatte in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

11 eine perspektivische Darstellung des äußeren Steifigkeitsbereichs der Prallplatte;

12 eine Schnittdarstellung gemäß Linie XII-XII in 11;

13 eine perspektivische Darstellung des mittleren und inneren Steifigkeitsbereichs in einer Ansicht von

a) oben

b) unten sowie

c) schräg hinten;

14 eine perspektivische Ansicht des mittleren Steifigkeitsbereichs in einer zweiten Ausführungsform;

15 eine perspektivische Ansicht des inneren Steifigkeitsbereichs sowie

16 eine zweite Ausgestaltungsform des hinteren Steifigkeitsbereichs.

In 1 ist der vordere Bereich einer Tragstruktur 1 eines Kraftfahrzeugs schematisch im Schnitt dargestellt. An der Tragstruktur 1 ist eine Unterfahrschutzeinrichtung 2 angebracht. Die Tragstruktur 1 umfasst ein vorderes Ende 4 eines Längsträgers 5. Von dem vorderen Ende 4 des Längsträgers 5 erstreckt sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ein Verbindungsträger 7. An dem vorderen Ende des Verbindungsträgers 7 ist ein Querträger 9 angebracht. Der Querträger 9 dient zur Befestigung eines vorderen Stoßfängers 10.

Des Weiteren erstreckt sich von dem Längsträger 5 der Fahrzeugtragstruktur 1 ein Verbindungsträger 12 senkrecht nach unten. Ein weiterer Längsträger 14 stabilisiert den Verbindungsträger 12 an seinem unteren Ende. An dem unteren Ende des Verbindungsträgers 12 ist eine Prallplatte 16 schwenkbar angebracht, die ein hinteres Ende 17 und ein vorderes Ende 18 aufweist. An ihrem hinteren Ende 17 ist die Prallplatte 16 schwenkbar an dem unteren Ende des Verbindungsträgers 12 angebracht, wie durch eine strichpunktierte Linie 20 angedeutet ist. Die strichpunktierte Linie 20 stellt eine Anlenkstelle der Prallplatte 16 an der Tragstruktur 1 dar.

An ihrem vorderen Ende 18 weist die Prallplatte 16 eine weitere Anlenkstelle 22 auf, mit deren Hilfe die Prallplatte 16 an ein Ende einer Aktuatoreinrichtung 24 angelenkt ist, die durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Das andere Ende der Aktuatoreinrichtung 24 ist über eine Anlenkstelle 25 an den Querträger 9 der Tragstruktur 1 angelenkt.

In 1 ist die Aufprallplatte 16 in ihrer eingefahrenen Stellung dargestellt. In der eingefahrenen Stellung ermöglicht die Prallplatte 16 einen hohen Böschungswinkel und große Bodenfreiheit.

In 2 ist die Aufprallplatte 16 in ihrer ausgefahrenen Stellung dargestellt. Die eingefahrene Stellung der Prallplatte 16 ist in 2 durch gestrichelte Linien 26 angedeutet. In ihrer ausgefahrenen Stellung wird durch die Prallplatte 16 auch niedrigeren Kollisionspartnern, wie zum Beispiel konventionellen Personenkraftwagen, eine Abstützstruktur zur Verfügung gestellt, an welcher der niedrigere Partner seine Vorbaustruktur aktivieren kann. Dadurch wird ein so genanntes Aufreiten eines mit der erfindungsgemäßen Unterfahrschutzeinrichtung 2 ausgestatteten Geländewagens auf niedrigere Fahrzeuge sicher vermieden.

Die erfindungsgemäße Unterfahrschutzeinrichtung 2 ist vorzugsweise unter dem Vorderachsträger angebracht und bis zum Stoßfängerbereich hochgezogen. Die Prallplatte 16 ist an ihrem hinteren Ende 17 scharnierartig mit dem Vorderachsträger oder einem anderen lasttragenden Element der Tragstruktur 1, die auch als Karosserie bezeichnet wird, verbunden und kann dort hohe Längskräfte in die Karosserie einleiten. An seinem vorderen Ende 18 ist die Prallplatte 16 über die Aktuatoreinrichtung 24 mit dem vorderen Querträger oder dem Stoßfängerbiegeträger verbunden. Die Aktuatoreinrichtung 24 umfasst zum Beispiel schwenkbare, ein- und/oder ausfahrbare oder kniehebelartige Aktuatorelemente. Über diese Aktuatorelemente kann die Prallplatte 16 um ihre hintere, scharnierartige Befestigung 20 verschwenkt werden. Die Aktuatorelemente sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie nach vorne eine Abstützbasis für ein aufprallendes Auto bilden.

Die Schwenkbewegung kann entweder manuell oder über eine Pre- Safe- oder Pre-Crash-Ansteuerung erfolgen. Bei manueller Ansteuerung ist die normale Position der Unterfahrschutzeinrichtung 2 in der abgesenkten beziehungsweise ausgefahrenen Stellung der Prallplatte 16. Nur im Offroad-Betrieb wird die Prallplatte 16 nach oben geschwenkt. Bei einer Pre-Safe- oder Pre-Crash-Ansteuerung befindet sich die Prallplatte 16 im Normalbetrieb in ihrer eingefahrenen Stellung. Nur im Pre-Safe- oder Pre-Crash-Fall wird eine Absenkung und Verriegelung der Prallplatte 16 in ihre ausgefahrene Stellung initiiert, die auch als Kompabilitätsstellung bezeichnet wird. Die Schwenkbewegung der Prallplatte 16 erfolgt vorzugsweise reversibel. Für den Fall, dass nach einer Aktivierung der Prallplatte 16 kein Aufprall erfolgt, ist ein Zurückstellen der Prallplatte in ihre Ausgangsstellung möglich. Die Rückstellbewegung kann manuell oder automatisch durchgeführt werden.

Die Prallplatte 16 weist eine derartige Eigensteifigkeit auf, dass sie einen Aufprallabsorber und damit eine kompatible Struktur für kleinere, eher niedrig gebaute Fahrzeuge bei einer Kollision bildet. Durch die erfindungsgemäß angeordnete und ausgebildete Prallplatte 16 wird die Neigung der Unterseite des Kraftfahrzeugs zur Horizontalen verringert. Dadurch wird die Aufreittendenz des Kraftfahrzeugs reduziert. außerdem wird durch die erfindungsgemäße Gestalt der Prallplatte 16 ein Deformationselement in Längsrichtung geschaffen. Die Eigensteifigkeit der Prallplatte 16 wird durch die Dickwandigkeit oder durch entsprechende Verprägungen der flächigen Prallplatte 16, vorzugsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs, erreicht. Das Prinzip der schwenkbaren Prallplatte ist auch für Heckstrukturen zur Vermeidung einer Heckunterfahrung sowie für Seitenstrukturen des Kraftfahrzeugs zur Reduzierung der Unfallfolgeschwere geeignet.

In 3 ist der vordere Bereich eines Kraftfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt. An einer Tragstruktur 41 ist eine Unterfahrschutzeinrichtung 42 angebracht. Die Tragstruktur 41 umfasst ein vorderes Ende 44 eines Längsträgers 45. Von dem vorderen Ende 44 des Längsträgers 45 erstreckt sich ein Verbindungsträger 47 nach vorne, an dessen vorderem Ende eine Crashbox 48 angebracht ist. An dem vorderen Ende der Crashbox 48 wiederum ist ein Querträger 49 befestigt. Das untere Ende des Verbindungsträgers 52 ist in Fahrzeuglängsrichtung an einem weiteren Längsträger 54 abgestützt.

An dem unteren Ende des Verbindungsträgers 52 der Tragstruktur 41 ist eine Prallplatte 56 schwenkbar angebracht. Die Prallplatte 56 weist ein hinteres Ende 57 und ein vorderes Ende 58 auf. Mit ihrem hinteren Ende 57 ist die Prallplatte 56 an einer Anlenkstelle 60 an das untere Ende des Verbindungsträgers 52 angelenkt. Etwa in der Mitte der Prallplatte 56 ist eine weitere Anlenkstelle 62 vorgesehen, über die ein Ende einer Aktuatoreinrichtung 64 an die Prallplatte 56 angelenkt ist. Das andere Ende der Aktuatoreinrichtung 64 ist an einer Anlenkstelle 65 an den Verbindungsträger 47 der Tragstruktur 41 angelenkt.

In 3 befindet sich die Prallplatte 56 in ihrer eingefahrenen Stellung. In 4 befindet sich die Prallplatte 56 in ihrer ausgefahrenen Stellung. Die Eigensteifigkeit der Prallplatte 56 ist in einen vorderen und einen hinteren Bereich unterteilt. Der vordere Bereich ist vorzugsweise mit Anfalthilfen versehen und wird zusammen mit einem Biegequerträger und Crashboxen aktiviert. Der hintere Bereich der Prallplatte 56 hat eine deutlich höhere Eigensteifigkeit in Fahrzeuglängsrichtung. Der hintere Bereich bildet im Falle einer Kollision einen zusätzlichen Lastpfad, über den bei einer Kollision Energie in die Fahrzeugtragstruktur 41 eingeleitet wird. Die Prallplatte 56 kann ein- oder zweischalig ausgebildet sein. Über eine Sickengeometrie oder durch unterschiedliche Wandstärken der Schalen, zum Beispiel durch flexibel gewalzte Einsatzmaterialien, kann das Kraftniveau gezielt auf die gewünschten Anforderungen abgestimmt werden. Durch gezielte Verprägungen der Schalen kann eine bessere Überdeckung zum Unfallgegner erreicht werden. Insbesondere werden scharfkantige Endbereiche vermieden. Im Hinblick auf die anfallenden Reparaturkosten sind die beiden Bereiche der Prallplatte 56 vorzugsweise getrennt demontierbar.

Durch eine motorische Absenkung der Prallplatte 56 ergibt sich eine Einlassöffnung in der Vorbaustruktur, die auch anderweitig nutzbar ist. Dadurch werden unter anderem die folgenden Vorteile Zugang zu einer Abschleppöse; Nutzung aerodynamischer Effekte bei einer motorischen Betätigung der Unterfahrschutzabsenkung; Verbesserung der Kühlung; Verbesserung des Fußgängerschutzes; größere Designmöglichkeiten; bessere Energieeinleitung in den Rohbau über den zusätzlichen Lastpfad; zusätzliche Energieaufnahme in bestimmten Lastfällen, wodurch die so genannte Intrusion reduziert werden kann.

In 5 ist das Kraftfahrzeug aus 4 im Falle eines Zusammenstoßes mit einer Barriere 68 dargestellt. In 5 sieht man, dass die Crashbox 48 (im Vergleich zu 3) um fast die Hälfte ihrer Länge zusammengedrückt wurde. Außerdem hat sich der vordere Eigensteifigkeitsbereich, der zwischen dem vorderen Ende 58 und der Anlenkstelle 62 angeordnet ist, verformt. Der hintere Eigensteifigkeitsbereich der Prallplatte 56 sowie die Tragstruktur 41 des Kraftfahrzeugs haben sich nicht verformt.

In den 6 bis 8 sind ähnliche Unterfahrschutzeinrichtungen wie in den 1 bis 5 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 bis 5 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.

Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Prallplatte 70 mit einem hinteren Ende 71 und einem vorderen Ende 72 an das untere Ende des Verbindungsträgers 12 angelenkt. Die Prallplatte 70 weist etwa in ihrer Mitte eine Anlenkstelle 74 auf, mit deren Hilfe die Prallplatte 70 an ein Ende einer Aktuatoreinrichtung 75 angelenkt ist. Das andere Ende der Aktuatoreinrichtung 75 ist über eine Anlenkstelle 76 an den Verbindungsträger 7 der Fahrzeugtragstruktur 1 angelenkt. Die Prallplatte 70 ist in 6 in ihrer ausgefahrenen Stellung dargestellt. Durch gestrichelte Linien 77 ist die Prallplatte 70 in ihrer eingefahrenen Stellung dargestellt.

Die Prallplatte 70 umfasst einen vorderen Abschnitt 81, der auch als Verformungsabschnitt bezeichnet wird, und einen hinteren Abschnitt 82, der auch als Stützabschnitt bezeichnet wird. Die beiden Abschnitte 81, 82 sind scharnierartig durch eine Schwächungslinie 83 voneinander getrennt. Der Stützabschnitt 82 verformt sich erst bei größeren Kräften als der Verformungsabschnitt 81. Die Anlenkstelle 74 für die Aktuatoreinrichtung 75 ist in dem hinteren Abschnitt 82 angeordnet, so dass der vordere Abschnitt 81 austauschbar gestaltet sein kann. Weiterhin ermöglicht der vordere Abschnitt 81 bei Kollisionen mit Fußgängern die Abstützung eines Beines an einem zweiten Punkt unterhalb des Stoßfängers. Dieser zweite Punkt wird von dem vorderen Ende 72 der Prallplatte 70 gebildet. Durch den zweiten unteren Punkt wird eine starke seitliche Biegung des Kniegelenks eines seitlich aufprallenden Fußgängers vermieden. Dabei kann der untere zweite Punkt die gleiche Verformungssteifigkeit aufweisen wie ein sich unterhalb der Stoßfängerhaut zum Zwecke des Fußgängerschutzes befindlicher Deformationsschaum. Dadurch wird ein paralleles Anschieben des Beins gewährleistet. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Verformung des vorderen Abschnitts 81 über eine Rotation um die Schwächungslinie 83 realisiert.

Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist angedeutet, dass die Verformung des vorderen Steifigkeitsabschnitts der Prallplatte 70 auch durch Rotation um ein Scharniergelenk 88 erfolgen kann. Durch 91 ist der Verformungsweg für einen Crash bei geringer Geschwindigkeit beziehungsweise bei einem Zusammenstoß mit einem Fußgänger bezeichnet. Mit 92 ist der Verformungsweg angedeutet, der eine hohe Steifigkeit aufweist.

In 8 ist angedeutet, dass der vordere Abschnitt der Prallplatte 70 auch in sich verformbar gestaltet sein kann. Der Verformungsweg bei Unfällen mit geringer Geschwindigkeit ist durch 101 bezeichnet. Der Verformungsweg 102 ist mit einer hohen Steifigkeit verbunden. Der Verformungsweg 102 kommt erst bei Unfällen mit hoher Geschwindigkeit zum Tragen.

In 9 ist ein Integralträger 121 eines Kraftfahrzeugs perspektivisch dargestellt. An dem Integralträger 121 sind zwei Motorlager 124, 125 angebracht. Außerdem ist an dem Integralträger 121 ein Stabilisator 130 angebracht. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine zweischalige Prallplatte 132 mit einer Deformationsstruktur an den Stabilisator 130 angelenkt. Wenn ein Auslöseelement 135 ausgelöst wird, dann wird die Prallplatte 132 mit Hilfe von Aktuatoreinrichtungen 138, 139 um den Stabilisator 130 herum verschwenkt.

Nachdem im Vorfeld der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise der Unterfahrschutzeinrichtung beschrieben wurde, soll nunmehr im Folgenden der Aufbau der Prallplatte näher erläutert werden.

10 zeigt eine perspektivische Darstellung einer dreiteiligen Prallplatte 150 mit Aktuatoreinrichtungen 151 und 152, die hier nur angedeutet sind. Die Prallplatte 150 umfasst drei Steifigkeitsbereiche, nämlich einen äußeren Steifigkeitsbereich 153, einen mittleren Steifigkeitsbereich 154 sowie einen inneren Steifigkeitsbereich 155. Der äußere Steifigkeitsbereich 153 ist für einen Beinanprall eines Fußgängers ausgelegt. Der mittlere Steifigkeitsbereich 154 ist für die Energieabsorption bei Unfällen mit geringerer Geschwindigkeit ausgelegt, während der innere Steifigkeitsbereich 155 für schwere Unfälle ausgelegt ist, um Kräfte in die Fahrzeugtragstruktur zu übertragen.

Der äußere Steifigkeitsbereich 153 erstreckt sich über nahezu die gesamte Fahrzeugbreite und weist einen gebogenen Querschnitt auf. Wie aus der Detaildarstellung in 11 ersichtlich, ist der äußere Steifigkeitsbereich 153 nicht massiv ausgestaltet, sondern mit Aussparungen 156 und 157 versehen, die wechselweise mit Befestigungsabschnitten 158 angeordnet sind. Die Aussparungen 156 und 157 unterscheiden sich in ihren Abmaßen, insbesondere durch ihre Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung, wobei die Aussparungen 156 eine kleinere Längserstreckung als die der Aussparungen 157 einnimmt. Mit dieser Maßnahme kann der äußere Steifigkeitsbereich material- und gewichtssparend auf die erforderlichen Steifigkeitswerte für einen Beinanprall eingestellt werden. Der äußere Steifigkeitsbereich 153 ist mit seinen Befestigungsabschnitten 158 lösbar mittels Verschraubungen 159 an einem Flansch 160 des mittleren Steifigkeitsbereichs 154 befestigt. Um einen Schraubendurchtritt zu vermeiden, sind die Schraubgewinde in dem Flansch 160 eingebettet. Die Lösbarkeit des äußeren Steifigkeitsbereichs 153 ermöglicht, dass bei Bagatellschäden (unter 5 km/h) nicht die gesamte Prallplatte, sondern nur der äußere Steifigkeitsbereich 153 ausgetauscht werden muss.

Wie auch aus 12 ersichtlich, ist der äußere Steifigkeitsbereich 153 weiterhin mit in etwa parallel zueinander verlaufenden Längsrippen 161 versehen, die in Richtung der zu erwartenden Krafteinwirkung ausgerichtet sind. Damit wird eine so genannte Aussteifung in Fahrzeuglängsrichtung erreicht, während in Fahrzeugquerrichtung eine gewisse Nachgiebigkeit erhalten bleibt. Da die Prallplatte 150 ebenfalls als Bodenverkleidung wirkt, sollte von unten eine möglichst glatte Oberfläche zur Verfügung gestellt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der äußere Steifigkeitsbereich 153 zumindest zweischalig ausgebildet ist, so dass die Längsrippen 161 lediglich in die obere Schale 153a eingeformt sind. Die untere Schale 153b kann dementsprechend glattflächig ausgebildet sein und zur Erzielung eines Hohlprofils die Längsrippen 161 nach unten verschließen.

An seiner Vorderkante schließt der äußere Steifigkeitsbereich 153 mit einem Radius R ab, der die wirksame Kontaktfläche zum Anprallgegner vergrößert.

In den 13a bis 13c ist der mittlere und der innere Steifigkeitsbereich 154 und 155 in drei verschiedenen Ansichten dargestellt.

Der mittlere Steifigkeitsbereich 154 ist zweischalig aus einer unteren Schale 162 und einer oberen Schale 163 zusammengesetzt. Beide Schalen 162 und 163 haben in etwa gleich verlaufende Außenkonturen und sind nahezu umlaufend mit einem Flansch 160 versehen, über den die beiden Schalen 162 und 163 miteinander, beispielsweise durch Schweißen oder Kleben, verbunden sind. Die zum – hier nicht dargestellten – äußeren Steifigkeitsbereich 153 weisende Kontur folgt einem konvexen Verlauf, der in etwa der so genannten Pfeilung des Kraftwagenvorbaus entspricht.

Die obere Schale 163 ist tragwerkähnlich geformt, das heißt mit Profilen versehen, die in Fahrzeuglängs- und in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sind und Freiräume umschließen. In der in 13 gezeigten Ausführungsform umfasst die obere Schale 163 vier Längsprofile 164, 165, 166 und 167, die einem etwa strahlenförmigen Verlauf von einem gedachten gemeinsamen Schnittpunkt verlaufen. Die vier Längsprofile 164-167 werden durch drei Querprofile 168, 169 und 170 miteinander verbunden. Das Querprofil 168 folgt dem konvexen Verlauf der zum äußeren Steifigkeitsbereich weisenden Außenkontur, während das Querprofil 167 einen geraden Verlauf hat. Das hintere Querprofil 170 ist an seinen beiden Enden leicht angestellt ausgeformt, um die Außenkontur 160 der Prallplatte 150 in die Fahrzeugumgebung einzupassen.

Die durch die Längsrippen 164-167 und die Querrippen 168-170 gebildeten Freiräume 171 können wie dargestellt in der oberen Schale 163 ausgespart sein, um Gewicht und Material zu sparen.

Die untere Schale 162 ist aus Gründen der Aerodynamik nach Möglichkeit glattflächig zu gestalten. Von diesem Grundsatz kann – wie insbesondere 13b zeigt – abgewichen werden, um besonders ausgesteifte Profilstrukturen zu erhalten. Dazu sind in Überdeckung mit den Längsrippen 164-167 U-Profile 172-175 in der unteren Schale 162 eingeformt, so dass sich mit den Längsprofilen der oberen Schale 163 geschlossener hutförmiger Profilquerschnitt ergibt. Außerdem sind Aussparungen 176 in der unteren Schale 162 eingebracht, damit Kühlluft in den Motorraum einströmen kann. An den tiefsten Stellen der unteren Schale 162 sind Abflüsse 177 vorgesehen, durch die eindringendes Wasser sofort wieder abfließen kann.

Der innere Steifigkeitsbereich 155 zeichnet sich – wie aus 15 ersichtlich – durch einen zangenförmigen Querschnitt aus, der von einem zusätzlichen treppenförmigen Fangblech 178 und dem durch die obere und untere Schale 162 und 163 gebildeten, in Richtung Motorraum weisenden Flansch 160 gebildet ist. Das Fangblech 178 ist mit Versteifungsrippen 179 besonders gegen Biegung versteift und mit einem Absatzblech 180 an dem Querprofil 170, vorzugsweise mittels Schweißen, befestigt. Der zangenförmige Querschnitt des hinteren Steifigkeitsbereichs 155 umschließt teilweise ein Querrohr 181 eines so genannten Stabilisators 182, der sich bügelförmig von einem nicht weiter dargestellten Integralträger erstreckt und an diesem befestigt ist. Diese besondere Ausgestaltung bewirkt, dass die Krafteinleitung der Prallplatte 150 bei großen Kräften über den inneren Steifigkeitsbereich 155 direkt in den Stabilisator sichergestellt ist und nicht ausschließlich über Lagerungen der Prallplatte 150 erfolgt. So kann bei einem versetzten Frontalaufprall die Kraft großflächig in die Tragstruktur eingeleitet werden, ohne dass es zum Versagen der Lagerungen kommt.

Eine zweite Ausführungsform des inneren Steifigkeitsbereichs 155 zeigt 16. Anstelle des separaten Fangblechs erstreckt sich die obere Schale 163' treppenförmig über den Stabilisator 182 hinaus und bildet mit der unteren Schale 162' somit den zangenförmigen Querschnitt. Zur Versteifung ist ein zusätzliches U-Profil 183 in den zangenförmigen Querschnitt eingepasst und befestigt, der das Querrohr 181 des Stabilisators 182 aufnimmt.

14 zeigt eine weitere Ausführungsform des mittleren und des inneren Steifigkeitsbereichs 154' und 155'. In dieser Ausführung wird die zweischalige Sandwichstruktur gemäß 13 durch eine Tragstruktur ersetzt. Die ebenfalls fachwerkartige Tragstruktur wird durch geschlossene Hohlprofile in Querrichtung 184 und 185 gebildet, die mit geschlossenen Hohlprofilen 186, 187 und 188 in Fahrzeuglängsrichtung verbunden sind. Die Hohlprofile können als Strangpressprofile gefertigt sein. Zur weiteren Versteifung erstreckt sich ein weiteres Versteifungsrohr 189 in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Hohlprofilen 184 und 185. Nach unten ist das Tragwerk mit einer planen Abdeckung 190 abgedeckt.


Anspruch[de]
Prallplatte für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Geländewagen oder einen Pickup, die an einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht und einer Unterfahrschutzeinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (16, 56, 70, 150) zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist, wobei die Prallplatte Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit aufweist. Prallplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit über die Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung stetig zunimmt. Prallplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (16, 56, 70, 150) in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs deformierbar ausgebildet ist. Prallplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (16, 56, 70, 150) einen äußeren, insbesondere vorderen Steifigkeitsbereich (153), und einen inneren, insbesondere hinteren Steifigkeitsbereich (155) umfasst. Prallplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem äußeren und dem inneren Steifigkeitsbereich (153, 155) ein mittlerer Steifigkeitsbereich (154) vorgesehen ist. Prallplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Steifigkeitsbereich (153) für einen Beinanprall eines Fußgängers ausgelegt ist. Prallplatte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Steifigkeitsbereich (153) mit parallel zueinander verlaufenden Längsrippen (161) versehen ist. Prallplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante des vorderen Festigkeitsbereichs (153) bündig mit einer vorderen Fläche einer Schaumstruktur des Stoßfängers abschließt. Prallplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante durch einen Radius (R) gebildet ist. Prallplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Steifigkeitsbereich (153) auf seiner dem mittleren Steifigkeitsbereich (154) zugewandten Seite Aussparungen (156, 157) aufweist. Prallplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (156, 157) in ihrer Längserstreckung in Abhängigkeit der zu erreichenden Festigkeitswerte ausgebildet sind. Prallplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Steifigkeitsbereich (154) zweischalig ausgebildet ist. Prallplatte nach Anspruch 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Steifigkeitsbereich (154) Öffnungen (176) vorgesehen sind, durch die Kühlluft in den Motorraum einströmen kann. Prallplatte nach Anspruch 5, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (171) an den tiefsten Stellen des mittleren Steifigkeitsbereichs (154) vorgesehen sind. Prallplatte nach einem der Ansprüche 5, 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Steifigkeitsbereich (154) Rippen (164, 165, 166, 167) in Fahrzeuglängsrichtung aufweist, die durch Querrippen (168, 169, 170) miteinander verbunden sind und eine tragwerkähnliche Struktur bilden. Prallplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Steifigkeitsbereich (155) eine deutlich höhere Eigensteifigkeit als der äußere oder der mittlere Steifigkeitsbereich (153, 154) aufweist. Prallplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte mit ihrem inneren Steifigkeitsbereich (155) schwenkbar an der Unterseite des Kraftfahrzeugs, insbesondere an einem Stabilisator (182), angebracht ist.






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