DE10130637A1 - Unterfahrschutz für Lastkraftwagen und Omnibusse - Google Patents

Abstract

Unterfahrschutz für Lastkraftwagen und Omnibusse zur Vermeidung des Unterfahrens von Personenkraftwagen unter die genannten Nutzfahrzeuge, mit einem Stoßfänger und Fahrzeugrahmen, dadurch gekennzeichnet, dass je Fahrzeugseite (loinks, rechts) ein energieverzehrender Unterfahrschutz (10) aus den Elementen Faltenbeuler (12), Kragträger (13) und Fahrzeugrahmen (16) gebildet ist, wobei die Elemente (12, 13, 16), je nach Höhe der kinetischen Energie eines Personenkraftwagens im Crashfall mit einem der genannten Nutzfahrzeuge, nacheinander plastisch verformbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Unterfahrschutz nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Ein Unterfahrschutz dieser Art ist aus der DE 42 34 143 A1 bzw. der EP 0 591 718 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung muss, wenn ein frontseitiger Unterfahrschutz vorgesehen ist, ein vorderer, gegabelter Längsträgerteil für die linke Fahrzeugseite und dasselbe für die rechte Fahrzeugseite, wofür ein weiterer Werkzeugsatz benötigt wird, vorgesehen sein, der mit einem Rahmenmittelteil, das wenigstens ein U-förmiger Längsträger ist, verbunden sein.
• Ähnliches gilt für einen derartigen heckseitigen Unterfahrschutz, nur dass es hier ein nach unten gekröpfter Träger (einmal linksseitig, einmal rechtsseitig) sein muss.
• Die genannte Ausführung ist äußerst kostenintensiv, so dass sie deshalb nicht machbar ist.
• Ein weiterer Unterfahrschutz dieser Art ist aus der DE 43 23 779 C1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist jede Fahrerhaustreppe selbst als energieabsorbierender Unterfahrschutz mit darin integrierten Tritten ausgestattet. Die Wirkung dieses Unterfahrschutzes ist abhängig von dessen Ausführung. Es ist aber zu vermuten, dass die Wirkung für die Stoßenergieabsorprtion den heutigen Anforderungen nicht mehr entspricht. Außerdem ist die genannte Vorrichtung nur für den Frontbereich eines Lastkraftwagens geeignet.
• Ein Bauelement, das für die Verwendung in einem Unterfahrschutz denkbar wäre, ist aus der DE 24 26 938 B2 bekannt. Der Patentgegenstand ist ein Rohr, das mindestens an einem Ende aufgebördelt und an beiden Enden mit Flanschen versehen ist. Bei einer zentralen Stoßkraft soll sich das Rohr "ziehharmonikaförmig" falten. Es kann sein, dass sich eine Falte bildet, aber weitere Falten werden sich wohl nicht bilden, eher wird das noch nicht gefaltete Rohr irgendwie ausweichen, sich z. B. einseitig beulen. Dies wird dann ganz sicher der Fall sein, wenn der Stoß nicht genau zentral zum Rohr erfolgt. Ein definierte Energieaufnahme ist deshalb bei dem genannten Deformationsbauelement im Crashfall nicht gegeben.
• Aus der DE 42 40 237 A1 ist ein Stauchrohr bekannt, das möglicherweise in einem Unterfahrschutz verwendbar wäre. Das Stauchrohr hat eine nach innen gerichtete Sicke in einer bestimmten Form, die eine Sollbruchstelle ist. Im Crashfall bricht das Rohr an dieser Stelle und die beiden Rohrteile, die bereits aus der Fertigung unterschiedliche Durchmesser haben, schieben sich ineinander und vernichten somit Energie. Dieses Ineinanderschieben kann im Crashfall Pkw/Pkw sinnvoll sein, im Crashfall Pkw/Lkw könnte der Pkw aber bereits den Lkw unterfahren, was meistens für den Pkw-Fahrzeugführer tödlich ist.
• Allgemein sei hier noch erwähnt, dass die derzeitigen Vorschriften eine statische Lastaufnahme des Unterfahrschutzes verlangen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Unterfahrschutz ist jedoch der Einfluss, der sich infolge der Veränderung des Unterfahrschutzes durch seine Verformung ergibt, berücksichtigt. Dadurch genügt dieser Unterfahrschutz bereits höheren Anforderungen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen preiswerten und geeigneten Unterfahrschutz darzustellen.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
• Dadurch, dass ein energieverzehrender Unterfahrschutz aus den Elementen Faltenbeuler, Kragträger und Fahrzeugrahmen gebildet ist, wobei jedes dieser Elemente unterschiedlich aber aufeinander abgestimmt energieverzehrend ist, ist eine optimale Sicherheit bei unterschiedlichen Crashfällen und unterschiedlichen Massen der Pkws gegen Unterfahren der genannten Nutzfahrzeuge gegeben.
• Der Faltenbeuler ist das nachgiebigste Element des Unterfahrschutzes. Er soll sich bei einer Kraft von etwa 100 bis 200 kN verformen. Wenn in einem Crashfall nur diese Kraft auf den Unterfahrschutz einwirkt, wird nur der Faltenbeuler verformt. Ein Auswechseln des Faltenbeulers am Lkw oder Bus ist dann preiswert.
• Der Faltenbeuler ist ein Stahlrohr mit rechteckigem oder rundem Querschnitt und mit vorzugsweise zwei nach innen und zwei nach außen gedrückten Sicken je Rohrumfang, wobei jedes Rohr zwei beabstandete Sickungen aufweist. Durch diese Sickungen wird erreicht, dass
  
• - die Faltenbildung gezielt gebildet wird,
• - auch bei leicht schräger Krafteinwirkung eine sichere Beulung erreicht wird,
• - die Kraft für den Beginn der Verformung des Rohres reduziert wird.
• Der Kragträger wird erst bei höherer Krafteinwirkung, nachdem der Faltenbeuler verbeult ist, verformt. Die Verformung erfolgt dadurch, dass das Material auf der Zugseite und Druckseite des Kragträgers über die Streckgrenze gebracht wird. Auf der Druckseite staucht sich das Material und weicht im Randbereich der Grundplatte etwas aus.
• Der Kragträger besteht aus einer Grundplatte und einem größtenteils U-förmigen Oberteil, die miteinander verschweißt sind. Der Kragträger ist mit dem Rahmen verschraubt. Durch zwei Scherbolzen zwischen der Grundplatte und dem Rahmen sind die Schrauben zum Rahmen hin relativ klein dimensionierbar. Weiterhin ist durch die Scherbolzen vor allem die Größe der Grundplatte des Kragträgers auf seine Verformbarkeit hin optimierbar, was in der erfindungsgemäßen Ausführung auch erfolgt ist.
• Der Rahmen wird erst bei der höchsten Krafteinwirkung verformt, dabei werden aber auch noch der Faltenbeuler und der Kragträger weiter verformt. Der Gesetzgeber schreibt derzeit eine maximale Belastbarkeit des Unterfahrschutzes von 100 kN vor, die der erfindungsgemäße Unterfahrschutz natürlich aushält. Der genannte Unterfahrschutz hat den besonderen Vorteil, dass er noch viel höhere Kräfte aufnehmen kann, als gesetzlich gefordert. Insbesondere erreicht er ein Kraftniveau, das es erlaubt, etwa die Grenze der Energieaufnahmefähigkeit von Pkw-Verformungseinrichtungen auszunutzen.
• Der Rahmen, in herkömmlicher Weise gebaut, würde schon bei einer relativ geringen Belastung von etwa 100 kN (in Längsrichtung des Fahrzeuges) in Querrichtung zur Fahrzeuglängsachse ausweichen.
• Damit dieser Vorgang nicht erfolgt und der Rahmen Energie verzehren kann, ist der Rahmenschlussquerträger, der sonst etwa bündig mit den Rahmenlängsträgern abschließt, nach vorne gesetzt und pro Rahmenlängsträger ein Knotenblech vorgesehen, das mit dem Rahmen und dem Rahmenschlussquerträger verbunden ist und den ganzen Heckverband mehr Steifigkeit gibt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
• Es zeigen:
• Fig. 1 einen Zusammenbau in der Seitenansicht,
• Fig. 2 einen Zusammenbau in der Ansicht II von Fig. 1,
• Fig. 3 den Faltenbeuler,
• Fig. 4 den Faltenbeuler in der Ansicht IV von Fig. 3,
• Fig. 5 die Eckversteifung zwischen Rahmenlängsträger und Rahmenschlussquerträger,
• Fig. 6 die erste Stufe der Deformation,
• Fig. 7 die zweite Stufe der Deformation,
• Fig. 8 die dritte Stufe der Deformation.
• Die Fig. 1 zeigt den Zusammenbau des Unterfahrschutzes 10 in der Seitenansicht. Der Stoßfänger 11 ist mit je einem Faltenbeuler 12 links und rechts des Fahrzeuglängsträgers 16 verbunden. Der Faltenbeuler 12 ist mit dem Kragträger 13, der aus einer Grundplatte 14 und einem größtenteils U-förmigen Oberteil 15 besteht und miteinander verschweißt sind, verbunden. Dies wiederum einmal links und rechts des Fahrzeuges.
• Der Kragträger 13 ist mit Schrauben und zwei relativ großen Scherbolzen 20, 21, die voneinander beabstandet sind und Scherkräfte aufnehmen können, mit dem Fahrzeuglängträger 16, verbunden. Durch die relativ großen Scherbolzen 20, 21 ist es möglich, die Schrauben der Verschraubung mit dem Rahmenlängsträger im Durchmesser klein zu halten und den Kragträger 13 auf den Verbiegungsvorgang hin zu optimieren. Die derzeitig gesetzliche Prüfungsvorschrift verlangt eine statische Belastung des Unterfahrschutzes. Bei dynamischer Belastung und höheren Kräften kann eine Verwindung des Kragträgers auftreten.
• Die Lage des Schlussquerträgers 18 zum Rahmenlängsträger 16 ist in den Fig. 2, 5 und 6 zu sehen.
• Die Fig. 2 zeigt die Ansicht II aus der Fig. 1. Der Stoßfänger 11 geht über die ganze Fahrzeugbreite. Der Schlussquerträger 18 verbindet die beiden Rahmenlängsträger 16. Die Knotenbleche 19 bzw. Eckbleche 19 versteifen den Rahmenverband 16, 18 so, dass die Längsträger 16 auch bei höchster Belastung nicht seitwärts ausweichen können. Der Unterfahrschutz 10 muss die Belastungen aushalten, wenn die Krafteinwirkung der Anfangskraft horizontal zentrisch zum Faltenbeuler 12 wirkt.
• Die Fig. 3 zeigt den Faltenbeuler 12 in der Seitenansicht, in der Einbaulage, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
• Der Faltenbeuler 12 ist vorzugsweise ein Vierkantrohr, das zwei nach innen geformte Sicken 17 und zwei nach außen gerichtete Sicken 22 für eine umlaufende Sickung, also je Rohrumfang, aufweist. Es ist auch denkbar, dass alle Sicken 17, 22 nach außen geformt sind. Vorzugsweise sind zwei umlaufende Sickungen 17, 22 je Faltenbeuler 12 vorgesehen.
• Die Fig. 4 zeigt die Ansicht IV aus der Fig. 3.
• Die Fig. 5 zeigt die Eckversteifung 16, 18, 19 des rechtsseitigen Rahmenendes 16 in der Sicht V aus Fig. 2 in perspektivischer Darstellung. Das Knotenblech 19 weist einen Obergurt 19/1 und einen Untergurt 19/2 auf und ist im Biegeverfahren hergestellt. Die stumpf aneinander liegenden Kanten des Knotenbleches 19 aus dem Biegeverfahren sind miteinander verschweißt. Das Knotenblech 19 ist mit einer hohen Schraubenzahldichte (es sind nur die Durchgangsbohrungen gezeichnet) mit dem Rahmenlängsträger 16, dem Rahmenschlussquerträger 18 und dem Kragträger 13 verbunden.
• Für das linksseitige Rahmenende ist die gleiche Anordnung spiegelbildlich.
• Die Fig. 6 zeigt die erste Stufe der Deformation. Der Faltenbeuler 12 ist deformiert auf die Form 12/1. Der Kragträger 13 und der Rahmenlängsträger 16 sind nicht deformiert. Der Rahmen 16 weicht nicht aus, weil durch die Knotenbleche 19 der Trägerverband 16, 18 entsprechend versteift ist.
• Die Fig. 7 zeigt die zweite Stufe der Deformation. Der Faltenbeuler 12 wird weiter deformiert zur Form 12/2 und der Kragträger 13 wird auf die Form 13/1 deformiert. Die Verformungen sind plastisch und werden bei mittelschwerer Krafteinwirkung erreicht. Der Rahmenlängsträger 16 wird elastisch zur Form 16/1 gebogen.
• Die Fig. 8 zeigt die dritte Stufe der Deformation, die bei der Auslegungsbelastung auftritt. Hier wird der Rahmen 16 in die Form 16/2 plastisch verformt. Der Obergurt des Rahmens 16 wird gestreckt und gebogen, der Untergurt verwirft sich. Der Kragträger 13 wird in die Form 13/2 verbogen, was noch eine wesentliche Verformung gegenüber der Form 13/1, die sich bei mittelschwerer Krafteinwirkung einstellt, bedeutet. Der Faltenbeuler 12 wird völlig gestaucht zur Form 12/3.
• Die Scherkraft aus dem auftretenden Biegemoment wird zum größten Teil über die Scherbolzen 20, 21 übertragen. Dadurch werden die Schrauben auch bei größter Belastung nicht überlastet.

Claims (8)

1. Unterfahrschutz für Lastkraftwagen und Omnibusse zur Vermeidung des Unterfahrens von Personenkraftwagen unter die genannten Nutzfahrzeuge, mit einem Stoßfänger und Fahrzeugrahmen, dadurch gekennzeichnet, dass je Fahrzeugseite (links, rechts) ein energieverzehrender Unterfahrschutz (10) aus den Elementen Faltenbeuler (12), Kragträger (13) und einem querversteiften Fahrzeugrahmen (16, 18, 19) gebildet ist, wobei die Elemente (12, 13, 16), je nach Höhe der kinetischen Energie eines Personenkraftwagens im Crashfall mit einem der genannten Nutzfahrzeuge, nacheinander plastisch verformbar sind.

2. Unterfahrschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbeuler (12) ein Stahlrohr mit vorzugsweise nach außen und innen gedrückten Sicken (17, 22) ist.

3. Unterfahrschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragträger (13) aus einer Grundplatte (14) und einem im Querschnitt größtenteils U-förmigen Oberteil (15) besteht und Grundplatte (14) und Oberteil (15) miteinander verschweißt sind.

4. Unterfahrschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugrahmen (16) zusätzlich zum Rahmenschlussquerträger (18) querversteift ist.

5. Unterfahrschutz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Querversteifung (19) zwei Knotenbleche (19) sind, die jeweils mit dem Rahmenschlussquerträger (18) und dem Fahrzeugrahmen (16) verbunden sind.

6. Unterfahrschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei beabstandete Scherbolzen (20, 21) zwischen Grundplatte (14) des Kragträgers (13) und dem Rahmenlängsträger (16) zur Aufnahme eines Biegemomentes angeordnet sind.

7. Unterfahrschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterfahrschutz (10) front- und heckseitig einbaubar ist.

8. Unterfahrschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die relative Steifigkeit zwischen Kragträger (13) und Rahmen (16) geändert ist, beispielsweise durch Anbau des Kragträgers an einem Rahmen mit geringerem Widerstandsmoment, Kragträger (13) und Rahmen (16) annähernd gleichzeitig verformbar sind.