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Die Erfindung betrifft einen Unterfahrschutz für ein Kraftfahrzeug gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
DE 198 45 548 A1 offenbart einen Unterfahrschutz für ein Kraftfahrzeug, der am Karosserie-Längsträger befestigt ist und der die Aufprallenergie in den Karosserie-Längsträger einleitet.
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Die
DE 196 43 049 C2 offenbart einen Stoßfänger und Unterfahrschutz für ein Kraftfahrzeug, der gleichfalls die Aufprallenergie in die Karosserie-Längsträger einleitet.
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Die
DE 103 00 393 B3 offenbart einen Unterfahrschutz, der einerseits fest mit den Längsträgern und andererseits mit dem unbeweglichen Fahrschemel verbunden ist.
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Nachteilig bei diesen Aufbauten ist es, dass die ganze Aufprallenergie in die Karosserie eingeleitet wird. Diese Unterfahrschutzvorrichtungen weisen zusammen mit dem herkömmlichen Stossfänger zwar zwei unterschiedliche Aufprallbereiche auf. Aber sowohl der Unterfahrschutz als auch der Stossfänger leiten die Energie in die Karosserie weiter. In den meisten Fällen wird in der Karosserie nur eine Aufprallebene ausgebildet.
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Die
DE 199 43 773 A1 offenbart einen Unterfahrschutz, der fest mit dem beweglichen Fahrschemel verbunden ist.
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Nachteilig hierbei ist jedoch, dass bei Beschädigungen an einem der Teile Unterfahrschutzvorrichtungen oder Fahrschemel immer beide Teile Unterfahrschutzvorrichtungen und Fahrschemel ausgetauscht werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Unterfahrschutz aufzuzeigen, der die Aufprallenergie kostengünstig und zuverlässig in verschiedene Aufprallebenen weiterleitet, und bei dem die Aufprallenergie nicht nur in der Karosserie abgebaut wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der bewegliche Fahrschemel zur Ausbildung der zweiten Aufprallebene zusammen mit dem Unterfahrschutz dient. Hierbei wird der Unterfahrschutz, der über eine vor dem Aufprall einsatzbereite Führungsvorrichtung mit dem Fahrschemel verfügt, erst dann mit dem beweglichen Fahrschemel verbunden, wenn tatsächlich ein Unfall stattfindet. Beim Unfall wird ein Teil der Aufprallenergie dazu verwendet eine stabile, formschlüssige Verbindung zwischen dem Unterfahrschutz und dem Fahrschemel auszubilden und eine zweite Aufprallebene zu erzeugen.
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Der Vorteil bei einem solchen Unterfahrschutz besteht darin, das die Energie großflächig in das Fahrzeug eingeleitet werden kann, und bereits vorhandene, nicht zur Karosserie gehörenden Träger, wie beispielsweise der Fahrschemel, zur Energieaufnahme verwendet werden können. Dadurch können z. B. die sogenannten SUV (Sport Utility Vehicles) Fahrzeuge und die Kleinlastkraftwägen kostengünstig mit einem Unterfahrschutz aus- oder nachgerüstet werden. Ein solcher Unterfahrschutz ist auch leicht, insbesondere dann wenn er aus einem Hohlprofil gegebenenfalls sogar aus Leichtmetall wie z. B. Aluminium besteht und einen U-Förmigen Aufbau aufweist.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierbei kann das Hohlprofil des Unterfahrschutzes dazu verwendet werden, die formschlüssige Verbindung in Form einer Auftulpung oder Einschuhung zusammen mit dem Fahrschemel auszubilden
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Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen, die in den 1 bis 7 dargestellt sind, erläutert werden. Es zeigen:
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1: Position des Unterfahrschutzes am Fahrzeug vor dem Aufprall.
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2: Position des Unterfahrschutzes an einem Fahrzeug in der Seitenansicht vor dem Aufprall.
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3: Unterfahrschutz nach einem Aufprall in der Seitenansicht.
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4: Ein am Längsträger befestigter Unterfahrschutz mit Führungselement für den Fahrschemel.
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5: Unterfahrschutz.
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6: Unterfahrschutz befestigt am Längsträger in der Seitenansicht vor dem Aufprall.
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7: Unterfahrschutz befestigt am Längsträger nach dem Aufprall in der Seitenansicht.
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1 zeigt die Position des Unterfahrschutzes am Kraftfahrzeug von unten. Das Kraftfahrzeug weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Karosserielängsträger 8 auf, die zusammen mit einem als Stoßfänger ausgebildeten Querträger 9 die erste Aufprallebene 10, wie in 2 dargestellt, ausbilden. Bei Fahrzeugen mit einer großen Bodenfreiheit, insbesondere bei den so genannten SUVs (Sport-Utility-Vehicles) und Kleinlastwagen ist der Abstand zwischen dem Stoßfänger 9 und der Fahrbahn gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen sehr groß. Zur Angleichung der Aufprallebenen von herkömmlichen Personenkraftwägen und den SUVs befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel ein Unterfahrschutz 1 zwischen dem Stoßfänger 9 und der Fahrbahn 17, wie auch aus 2 ersichtlich. Der Unterfahrschutz 1 ist U-förmig und weist einen Unterfahrschutz-Querträger 2 und zwei Unterfahrschutz-Längsträger 3 auf. Der Unterfahrschutz 1 ist an die Karosserie montiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Unterfahrschutz 1 über eine Befestigung 7 an dem Karosserie-Längsträger 8 angebracht. Dieser Aufbau ist starr und unbeweglich. Der Unterfahrschutz 1 befindet sich in etwa in der gleichen Höhe wie der Fahrschemel 5. Der Fahrschemel 5 ist beweglich. Der beweglich gelagerte Fahrschemel 5, der auch als Hilfsrahmen oder Achsträger bezeichnet wird, dient zum Tragen diverser Vorrichtungen, die nicht zur Karosserie gehören, wie beispielsweise dem Fahrwerk oder dem Antrieb. Um den herkömmlichen Belastungen Stand zu halten, ist der Fahrschemel 5 sehr stabil aufgebaut und eignet sich somit zur Abbau von Aufprallenergie. In dieser Figur ist der Aufbau vor einem Aufprall dargestellt. Vor einem Aufprall ist es zweckmäßig, dass der Unterfahrschutz 1 noch nicht mit dem beweglichen Fahrschemel 5 fest verbunden ist. Aus diesem Grund ist in dieser Figur der Unterfahrschutz 1 am Karosserie-Längsträger 8 über eine Befestigungsvorrichtung 7 montiert. Diese Montageverbindung ist zweckmäßigerweise eine lösbare Verbindung, insbesondere eine Schraubverbindung, die die Zugänglichkeit zum Fahrschemel 5 insbesondere für Reparaturzwecke, ermöglicht. Diese Verbindung dient nur zur Montage, sie ist für den durch den Aufprall entstehenden Kraftfluss unbedeutend, da sie senkrecht zum Kraftfluss angeordnet ist. Im Gegensatz dazu ist die im Falle eines Aufpralls ausgebildete formschlüssige Verbindung zwischen Fahrschemel und Unterfahrschutz in Richtung des Kraftflusses angeordnet. Diese Verbindung ist bedeutend für den Aufprallenergieabbau. Wie in dieser Figur ersichtlich, weist der Fahrschemel als Verbindungsmittel einen Fahrschemel-Längsträger 16 auf, der so geformt ist, dass er mit dem Unterfahrschutz-Längsträger zusammen eine formschlüssige, steife Verbindung aufbauen kann. Eine solche formschlüssige Verbindung wird, wie später gezeigt, erst im Falle eines Aufpralls ausgebildet. Die formschlüssige Verbindung kann beispielsweise eine Einschuhung oder eine Auftulpung zwischen Unterfahrschutz und Fahrschemel sein. Um eine solche Einschuhung oder Auftulpung zwischen dem starren Unterfahrschutz und dem beweglichen Fahrschemel zu erzielen, wird eine Führungsvorrichtung 4 zwischen diesen beiden Teilen angebracht, die bewirkt, dass im Falle eines Aufpralls diese beiden Teile 3, 16 zusammengeführt werden.
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2 zeigt den gleichen Aufbau wie 1 in der Seitenansicht. Hier sind die verschiedenen Aufprallebenen 10, 11 deutlich sichtbar. Die obere Aufprallebene 10, die vom Stoßfänger 9 und den Karosserie-Längsträgern 8 gebildet werden, und der darunter liegenden Aufprallebene 11, die in etwa in der Höhe des Fahrschemels 5 liegt, bilden zusammen eine große Aufprallfläche aus, die auch bei herkömmlichen, niedrigen Kraftfahrzeugen eine gleichmäßige Aufprallverteilung auf beide Fahrzeuge gewährleisten. Auch in dieser Darstellung ist die feste, formschlüssige Verbindung zwischen Unterfahrschutz 1 und Fahrschemel 5 noch nicht ausgebildet, um die volle Beweglichkeit des Fahrschemels 5 im normalen Fahrbetrieb zu gewährleisten. Dies wird durch einen Spielraum 13, der zwischen dem Unterfahrschutz 1, insbesondere den Unterfahrschutz-Längsträgern 3 und den Fahrschemel-Längsträgern 16, ausgebildet ist, erzielt.
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3 zeigt das Fahrzeug mit dem Unterfahrschutz 1 nach einem Aufprall. Bei einem Aufprall wird zuerst die obere Aufprallebene 10, die vom Stoßfänger 9 und dem Karosserie-Längsträgern 8 gebildet wird, zum Energieabbau verwendet. Das heißt, zuerst wird der Stoßfänger 9 so lange deformiert, bis er direkt über dem Unterfahrschutz 1 ist. Dann erfolgt eine Verteilung der Aufprallenergie in die bereits beschriebene obere Aufprallebene 10 und in die sich gerade ausbildende untere Aufprallebene 11. Beim Aufprall wird der Unterfahrschutz 1 jetzt gegen den Fahrschemel 5 gedrückt. Durch die Führungsvorrichtungen 4 und den Verbindungsmitteln 3, 13 an Unterfahrschutz 1 und Fahrschemel 5, die erst jetzt ihre Aufgabe erfüllen, indem sie sich so miteinander verbinden, dass eine formschlüssige Verbindung 6 in Richtung des Kraftflusses entsteht, wird die zweite Aufprallebene 11 zum weiteren Energieabbau ausgebildet.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung des Unterfahrschutzes 1, der am Längsträger 8 montiert ist und eine Führungsvorrichtung 4 aufweist, die dazu dient, den Unterfahrschutz 1 im Falle eines Aufpralls in Richtung des Fahrschemels 5 zu bewegen. Dieser Unterfahrschutz bildet im Falle eines Aufpralls zusammen mit dem Fahrschemel 5 eine untere Aufprallebene 11 aus, die zwischen der herkömmlichen oberen Aufprallebene 10 und der Fahrbahnebene 17 liegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist am Karosserie-Längsträger 8 über eine Befestigung 7 der Unterfahrschutz 1 mit seinem Querträger 2 und seinem Unterfahrschutz-Längsträger 3 montiert. Im Unterfahrschutz-Längsträger 3 befindet sich ein Hohlraum 14, der zur Aufnahme der Führungsvorrichtung 4 dient. Die Führungsvorrichtung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel fest mit dem Fahrschemel 5, vorteilhafterweise im Bereich eines Fahrschemel-Längsträgers 16, verbunden. Beim Normalbetrieb, das heißt, wenn kein Aufprall erfolgt, kann der Fahrschemel 5 innerhalb der zulässigen Toleranzen derart bewegt werden, dass weder er noch die an ihm befestigte Führungsvorrichtung 4 den Unterfahrschutz 1 berührt. Bei einem solchen Aufbau muss auch der Böschungswinkel berücksichtigt werden, der zwischen der Fahrbahn 17 und einer Böschungsebene 15 vorhanden sein kann. Daher ist es sinnvoll, dass sich der Unterfahrschutz 1 näher an der Fahrzeugmitte befinden muss, als der Stoßfänger 9, der am Fahrzeugende bzw. Fahrzeuganfang angebracht ist.
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5 zeigt den U-förmigen Unterfahrschutz 1. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Unterfahrschutz-Querträger 2 und zwei Unterfahrschutz-Längsträgern 3, die über eine Befestigungsvorrichtung 7, die beispielsweise eine Befestigungskonsole 12 aufweist, mit der Karosserie verbunden werden kann. Hierbei ist die Befestigungsvorrichtung säulenförmig auf dem Unterfahrschutz-Längsträger 3 aufgesetzt. Um ein geringes Gewicht des Unterfahrschutzes 1 zu gewährleisten, handelt es sich bei diesen Trägern 2, 3, 7 um Hohlprofile, die beispielsweise von einem Aluminium- oder anderem Leichtmetall-Strangpressprofil oder auch aus zusammengesetzten schalenförmigen Stahlblechschalen ausgebildet werden können. Die Unterfahrschutz-Längsträger 3 weisen einen Hohlraum 14 auf, in den einerseits die Führungsvorrichtung 4 oder Teilbereiche 16 des Fahrschemels 5 aufgenommen werden können. Dieser Unterfahrschutz bildet zusammen mit dem Fahrschemel 5 eine untere Aufprallebene 11 aus, die zwischen der herkömmlichen oberen Aufprallebene 10 und der Fahrbahnebene 17 liegt.
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6 zeigt den Unterfahrschutz 1 mit den Verbindungen bzw. Führungsvorrichtungen 4 zwischen Karosserie und Fahrschemel. Der Unterfahrschutz 1 mit seinem Unterfahrschutz-Querträger 2 und seinem Unterfahrschutz-Längsträger 3 ist mit einem über ihm verlaufenden Karosserieteil, insbesondere dem Karosserie-Längsträger 8, verbunden. Diese Verbindung erfolgt hier über eine am Karosserie-Längsträger 8 ausgebildete Konsole 12. Diese Konsole 12 kann bereits im Rohbau an der Karosserie 8 angebracht werden. Diese Konsole 12 dient zur Befestigung der Befestigungsvorrichtung 7 des Unterfahrschutzes 1. Die Verbindung zwischen der unterfahrschutzseitigen Befestigungsvorrichtung 7 und der karosserieseitigen Konsole 12 soll im Ausführungsbeispiel durch eine lösbare Verbindung, insbesondere Schraubverbindung, hergestellt werden, die es ermöglicht, den Unterfahrschutz 1 für verschiedenste Zwecke abnehmbar zu gestalten. Jedoch können je nach Anwendungsfall auch unlösbare Verbindungen, insbesondere Schweißverbindungen, genau so zweckmäßig sein. Vor dem Aufprall besteht noch keine feste Verbindung zwischen dem Unterfahrschutz 1 und dem Fahrschemel 5, der sich im Normalbetrieb frei bewegen soll. Jedoch befindet sich eine Führungsvorrichtung 4 zwischen Unterfahrschutz 1 und Fahrschemel 5, der ein Zusammengleiten dieser beiden Teile im Falle eines Aufpralls unterstützen soll, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen Unterfahrschutz 1, insbesondere dem Unterfahrschutz-Längsträger 3, und dem Fahrschemel 5, insbesondere dem Fahrschemel-Längsträger 16, ausgebildet werden kann. Um bei dem in dieser Figur dargestellten Aufbau die Bewegungsfreiheit des Fahrschemels 5 zu gewährleisten muss der Hohlraum 14, der auch im Fahrschemel-Längsträger 16 angeordnet sein kann, genügend groß sein, dass eine in diesen Hohlraum 14 ragende Führungsvorrichtung 4 genügend freien Spielraum 13 vorfindet, so dass der bewegliche Fahrschemel 5 in seiner Bewegungsfreiheit im Normalbetrieb nicht ungünstig beeinflusst wird.
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7 zeigt die in 6 dargestellte Anordnung von einem Unterfahrschutz 1, der zwischen den Karosserie-Längsträgern 8 und dem Fahrschemel 5 angeordnet ist. Der Unterfahrschutz 1 wird hierbei auf den Fahrschemel 5 gedrückt. Die Führungsvorrichtung 4 wird zusammen mit dem Fahrschemel-Längsträger 16 in den Unterfahrschutz-Längsträger 3 geschoben, bis eine formschlüssige Verbindung 6 zwischen dem Unterfahrschutz-Längsträger 3 und dem Fahrschemel-Längsträger 16 ausgebildet ist. Durch diese formschlüssige, in Kraftflussrichtung ausgerichtete Verbindung 6 zwischen Unterfahrschutz 1 und Fahrschemel 5 können die Aufprallkräfte im Fahrschemel zusätzlich abgebaut werden. Die zur Montage des Unterfahrschutzes 1 benötigten Befestigungsvorrichtungen 7 und Konsolen 12 werden hierbei deformiert. Nach der erfolgten formschlüssigen Verbindung zwischen Unterfahrschutz 1 und Fahrschemel 5 wird die Verbindung 7, 12 zwischen Unterfahrschutz 1 und Karosserielängsträger 8 nicht mehr zwingend benötigt. Für die Einleitung der Aufprallenergie wird diese senkrecht zum Kraftfluss ausgerichtete Verbindung nicht benötigt.
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Um einen leichten, kostengünstigen Aufbau des Unterfahrschutzes zu erzielen, ist ein Leichtmetall-, insbesondere Aluminium-Aufbau, der aus Hohlprofilen besteht, für einen Unterfahrschutz besonders geeignet. Alternativ zu den dargestellten Ausführungsbeispielen kann auch der Unterfahrschutz in den Fahrschemel eingeschuht werden. Alternativ dazu ist als formschlüssige Verbindung im Falle eines Aufpralls auch eine Auftulpung, eine Einrastung oder eine andere geeignete stabile, auf mechanische Verformung basierende Verbindungsmaßnahme gleichwirkend.
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Unter der Bezeichnung Unterfahrschutz-Längsträger 3 und Fahrschemel-Längsträger 16 sind auch alle Ausbuchtungen oder Ausformungen zu verstehen, die sich in Fahrzeuglängsachse erstrecken.
