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Dokumentenidentifikation DE102006011783A1 26.04.2007
Titel Anordnung zur Kraftübertragung von einer Prallplatte auf eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Anders, Michael, Dipl.-Ing. (FH), 75382 Althengstett, DE;
Fehring, Michael, Dipl.-Ing. (FH), 73765 Neuhausen, DE;
Haub, Dominik, 71116 Gärtringen, DE
DE-Anmeldedatum 15.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006011783
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 Anordnung zur Kraftübertragung von einer Prallplatte, die als Unterschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Geländewagen oder Pickup, dient, auf eine Tragstruktur des Kraftfahrzeugs, wobei die Prallplatte zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar an der Untereseite des Kraftfahrzeugs angebracht wird. Um die Last bei einem Aufprall zuverlässig auf die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs zu übertragen, wird vorgeschlagen, dass der hintere Endbereich der Prallplatte über ein Großteil seiner Breite so ausgebildet ist, dass die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise durch den hinteren Endbereich umgriffen wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kraftübertragung von einer Prallplatte auf eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs 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 Unterschutzeinrichtung ausgestattet werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 37 620 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Presafe-System bekannt, das wenigstens eine Fahrzeugsumgebungserkennungseinrichtung und eine Federungs- und Dämpfungseinrichtung umfasst, welche zwischen einem Fahrwerk und einer Karosserie angeordnet und in Abhängigkeit der von der Fahrzeugsumgebungserkennungseinrichtung aufgenommenen und in einer Datenauswerteeinrichtung ausgewerteten Signale ansteuerbar ist. Die Datenauswerteeinrichtung der Fahrzeugsumgebungserkennungseinrichtung ist mit einem Steuergerät einer die Federungs- und Dämpfungseinrichtung ansteuernden aktiven Fahrwerksregelung 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 2m 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 Fangkörper 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.

Ausgehend davon, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Anordnung zur Kraftübertragung von der Unterschutzeinrichtung in die Tragstruktur zu schaffen, die eine zuverlässige Einleitung der Kräfte in die Tragstruktur ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der hintere Endbereich der Prallplatte über einen Großteil seiner Breite so ausgebildet ist, dass die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs durch diesen Endbereich zumindest teilweise umgriffen, das heißt flankiert. Dadurch, dass die Prallplatte zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar an der Unterseite des Kraftfahrzeugs befestigt ist, besteht die Notwendigkeit, das Abrutschen nach oben oder unten der Prallplatte bei einem Aufprall zu verhindern. Durch die Erfindung wird außerdem sichergestellt, dass bei Schwingungsbewegungen der Tragstruktur dennoch eine Krafteinleitung in diese erfolgen kann. Dadurch, dass der hintere Endbereich die Tragstruktur zumindest teilweise flankiert beziehungsweise umgreift, kann bei veränderter Lage der Tragstruktur oder der Prallplatte, beispielsweise beim Ein- und Ausfahren, die Kraftübertragung sichergestellt werden. Durch diese Ausgestaltung des hinteren Endbereichs der Prallplatte wird das Einleiten der Kraft in die Tragstruktur ermöglicht, obwohl beispielsweise die Anbindungspunkte der Prallplatte an der Unterseite des Kraftfahrzeugs bereits auf Grund der Crashenergie verformt wurden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Tragstruktur durch einen Stabilisator gebildet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

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

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

3 eine perspektivische Darstellung der Prallplatte in einer Ansicht von schräg hinten,

4 eine perspektivische Ansicht des hinteren Endbereichs der Prallplatte mit erfindungsgemäßer Anbindung an einen Stabilisator in einer ersten Ausführungsform,

5 eine perspektivische Ansicht des hinteren Endbereichs der Prallplatte in einer zweiten Ausführungsform.

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 16schwenkbar 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 Unterfahrschutzeinrichtung 2 ausgestatteten Geländewagens auf niedrigere Fahrzeuge sicher vermieden.

Die 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.

3 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 hinteren Bereich 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 hintere Bereich 155 für schwere Unfälle ausgelegt ist, um Kräfte in die Fahrzeugtragstruktur insbesondere einen Stabilisator, zu übertragen.

Der hintere Bereich 155 zeichnet sich – wie aus 4 ersichtlich- durch einen etwa zangenförmigen Querschnitt aus, der von einem zusätzlichen Z-förmigen oder treppenförmigen Fangblech 178 und dem durch eine 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, das heißt flankiert, 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 hinteren Bereichs 155 zeigt 5. 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-Profilblech 183 in den zangenförmigen Querschnitt eingepasst und befestigt, der das Querrohr 181 des Stabilisators 182 aufnimmt.


Anspruch[de]
Anordnung zur Kraftübertragung von einer Prallplatte, die als Unterschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Geländewagen oder Pickup, dient, auf eine Tragstruktur des Kraftfahrzeugs, wobei die Prallplatte zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Endbereich (155) der Prallplatte (16, 150) über einen Großteil der Breite so ausgebildet ist, dass die Tragstruktur zumindest teilweise durch den hinteren Endbereich (155) umgriffen ist. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs ein Stabilisator (181, 182) ist. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Endbereich (155) zangenförmig ausgebildet ist. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Endbereich (155) zwei stabile Fortsätze aufweist, die die Tragstruktur, insbesondere den Stabilisator (181, 182), oberhalb und unterhalb flankieren. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere stabile Fortsatz ein Z-förmiges Blech (180) ist, das auf der Prallplatte (150) befestigt ist. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Z-förmige Blech (180) durch Versteifungsrippen (179) versteift ist. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei stabilen Fortsätze an eine Oberschale (163') und an eine Unterschale (162') der Prallplatte (150) angeformt sind. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein U-förmiges Blech (183) die beiden angeformten oberen und unteren Fortsätze miteinander verbindet.






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