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Die
Erfindung betrifft einen Unterfahrschutz, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Nutzfahrzeug gemäß Anspruch
7.
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Bei
einem Anprall eines Personenkraftwagens gegen ein eine große
Bodenfreiheit aufweisendes Nutzfahrzeug besteht die Gefahr, dass
zumindest der vordere Bereich des Personenkraftwagens in den Raum
zwischen dem Unterboden des Nutzfahrzeugs und der Fahrbahn gerät.
Dieser Effekt wird auch als ”Unterfahren” bezeichnet.
Eine im Frontbereich in etwa auf Höhe des vorderen Stoßfängers
des Personenkraftwagens angeordnete Crashstruktur wird in diesem
Fall nicht oder nur unzureichend Anprallenergie absorbierend aktiviert.
Abhilfe kann ein Unterfahrschutz am Nutzfahrzeug in Form eines in etwa
auf Höhe der Crashstruktur des Personenkraftwagens angeordneten
Barrierequerträgers schaffen. Der Barrierequerträger
bietet eine Anprallfläche für den Personenkraftwagen,
so dass dessen Crashstruktur aktivierbar ist und ein Unterfahren
vermieden werden kann.
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Aus
der
DE 10 2007
001 111 A1 ist ein gattungsgemäßer Unterfahrschutz
mit einem Barrierequerträger und zwei Tragkonsolen bekannt.
Der Barrierequerträger ist über jeweils eine Tragkonsolen
einem Längsträger des Nutzfahrzeugs fest verbunden. Der
Barrierequerträger überragt dabei an den Längsträgern
mit seinen freien Enden – in Fahrtrichtung gesehen – beidseitig
die Befestigungspunkte der Tragkonsolen um etwa ein Drittel seiner
Gesamtlänge. Nachteilig bei diesem Unterfahrschutz ist
sind durch Stabilitätsanforderungen erforderliches, hohes
Gewicht und seine aufwendige Herstellung.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Unterfahrschutz der
eingangs genannten Art zu schaffen, der bei möglichst niedrigem
Gewicht und einfacher Herstellung einen besonders effektiven Schutz
gegen ein Unterfahren bietet.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Unterfahrschutz mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Dieser umfasst einen Barrierequerträger und
mindestens eine Tragkonsole. Über die Tragkonsole ist der
Barrierequerträger in seinem in Fahrtrichtung gesehen mittleren
Bereich mit einer Tragstruktur des Nutzfahrzeugs fest verbindbar.
Es ist mindestens eine Versteifungsstrebe vorgesehen, über
die einer der Endbereiche des Barrierequerträgers an der Tragstruktur
des Nutzfahrzeugs abstützbar ist. Die Versteifungsstrebe
ist beispielsweise in Form eines geraden Rechteck- oder Rundrohrs
ausgestaltbar. Die Anordnung der Versteifungsstrebe ist vorzugsweise
so gewählt, dass diese bei einem Anprall eines Personenkraftwagens
gegen den Endbereich des Barrierequerträgers überwiegend
in Richtung ihrer Mittellängsachse auf Druck belastet wird.
Ein Vorteil dieser Anordnung ist eine stabile Abstützung
der Enden des Barrierequerträgers bei gleichzeitig niedrigem
Materialaufwand.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Unterfahrschutzes liegt darin, dass
die Versteifungsstrebe frei von Sollverformungsstellen ausgebildet
ist. Der Begriff ”Sollverformungsstelle” umfasst
im Rahmen dieser Erfindung beispielsweise Sollbiegestellen, Sollknickstellen
oder faltenbalgartige Wellstrukturen in einem Bauteil, welche einer
Verformung des Bauteils unter Last eine Ausprägung und/oder
Richtung weitgehend vorgeben. Der Unterfahrschutz bietet eine besonders
stabile Barriere gegen ein Unterfahren. Eine Verformung des Unterfahrschutzes
bei einem Anprall eines Personenkraftwagens soll bei dieser Ausführung
auf ein möglichst niedriges Maß begrenzt sein.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Unterfahrschutzes
weist die Versteifungsstrebe über ihre Länge einen
gekrümmten Verlauf auf. Diese Ausgestaltung erlaubt im
Crashfall über eine reine Abstützung des Barrierequerträgers hinaus
eine gezielte, Energie absorbierende Biegeverformung der Versteifungsstrebe
bei Überschreiten einer definierbaren Grenzlast, wobei
durch eine entsprechende Krümmung auch die Auslenkungsrichtung
zumindest in gewissen Grenzen vorgegeben werden kann.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des Unterfahrschutzes ist vorgesehen,
dass die Versteifungsstrebe als Profil mit einem über seine
Länge im Wesentlichen konstanten Profilquerschnitt ausgebildet
ist. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige
Ausgestaltung der Versteifungsstrebe beispielsweise als Alu-Strangpressprofil
oder als rollgeformtes Blechprofil.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Unterfahrschutz
so ausgeführt, dass die Versteifungsstrebe an einem Längsträger
der Tragstruktur befestigt ist. So kann die Versteifungsstrebe beispielsweise
einen der Endbereiche des Barrierequerträgers mit einem
hierzu seitlich nach innen oder in der Höhe versetzt verlaufenden
Längsträger eines bei Nutzfahrzeugen üblichen
Leiterrahmens verbinden. Diese Ausgestaltung erlaubt so eine direkte
Einleitung der Anprallenergie in die Tragstruktur des Nutzfahrzeugs.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Unterfahrschutzes sieht vor,
dass zwischen dem Barrierequerträger und der mindestens
einen Tragkonsole mindestens ein Energieabsorptionselement vorgesehen
ist. Bei dieser Ausgestaltung ist eine Barrierefunktion des Unterfahrschutzes
erweitert um eine zusätzliche, Energie absorbierende Funktion.
Durch die im Crashfall wirkende Anprallenergie wird das Energieabsorptionselement
verformt, wodurch die auf die Fahrzeuginsassen einwirkende Stoßbelastung reduzierbar
ist.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ferner ein Nutzfahrzeug mit einem
Unterfahrschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgeschlagen.
Die zum vorschlagsgemäßen Unterfahrschutz beschriebenen Vorteile
ergeben sich sinngemäß auch für das Nutzfahrzeug.
Der Unterfahrschutz ist am Nutzfahrzeug sowohl im Heckbereich als
auch im Bereich der Seitenbegrenzungsflächen einsetzbar.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des Unterfahrschutzes und des Nutzfahrzeugs
ergeben sich aus Kombinationen der aus den Unteransprüchen,
der Zeichnung sowie der zugehörigen Figurenbeschreibung
hervorgehenden Merkmale.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Dabei zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels
eines Nutzfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen
Unterfahrschutz und
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2 einen
vergrößerten Detailausschnitt des Nutzfahrzeugs
gemäß 1.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung mit Blickrichtung von hinten diagonal
in Fahrtrichtung ein Ausführungsbeispiel eines hier nur
teilweise dargestellten Nutzfahrzeugs 2 mit einem daran
angeordneten Unterfahrschutz 4. Im dargestellten Koordinatensystem
zeigt die x-Richtung in Fahrtrichtung des Nutzfahrzeugs, die y- Richtung
zeigt quer zur Fahrtrichtung und die z-Richtung zeigt vertikal nach
oben. Das Nutzfahrzeug 2 umfasst eine Tragstruktur 10 und
den heckseitig daran befestigten Unterfahrschutz 4. Die
Tragstruktur 10 weist zwei in Fahrtrichtung orientierte
Längsträger 16a und 16b auf,
welche an ihren heckseitigen Enden durch einen Endquerträger 18 fest
miteinander verbunden sind. An zwei heckseitig an den Enden der
Längsträger 16a und 16b angeschraubten,
nach unten ragenden Tragkonsolen 8a und 8b sind
zwei in etwa rechteckige Konsolenflansche 19a und 19b angeordnet.
Deren Flanschflächen weisen entgegen der Fahrtrichtung und
liegen im Wesentlichen planparallel zur y-z-Ebene. Sie sind in etwa
bündig mit den heckseitigen Enden der Längsträger 16a und 16b angeordnet.
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Die
Konsolenflansche 19a und 19b liegen in einem Abstand
unterhalb der Längsträger 16a und 16b auf
einer Höhe über der Fahrbahn, auf der üblicherweise
Crashstrukturen von Personenkraftwagen angeordnet sind. An den Flanschflächen
der Konsolenflansche 19a und 19b sind zwei Energieabsorptionselemente 14a und 14b befestigt,
welche die Längsträger 16a und 16b entgegen
der Fahrtrichtung überragen. Heckseitig ist an den Energieabsorptionselementen 14a und 14b ein
mit seinen Enden die Tragstruktur 10 beidseitig überragender
Barrierequerträger 6 fest verbunden, dessen Enden
kreisbogenförmig um etwa 45 Grad horizontal in Fahrtrichtung
umgebogen sind. Zwei rundrohrförmige Versteifungsstreben 12a und 12b verbinden
raumdiagonal und vorzugsweise aufwärts und zur Fahrzeugmitte hin
gerichtet die Enden des Barrierequerträgers 6 mit den
Längsträgern 16a und 16b. Die
Versteifungsstreben 12a und 12b sind über
zwei Abstützflansche 20a und 20b an den
Längsträgern 16a und 16b befestigt, wobei
die Abstützflansche 20a und 20b jeweils
in einem Abstand von den heckseitigen Enden der Längsträger 16a und 16b angeordnet
sind.
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Im
Falle eines heckseitigen, außermittigen Anpralls eines
hier nicht dargestellten Personenkraftwagens gegen den Barrierequerträger 6 wird
dieser in Fahrtrichtung und unter Energie verzehrender Verformung
der Energieabsorptionselemente 14a und 14b gegen
die Konsolenflansche 19a und 19b gedrückt.
Die Versteifungsstreben 12a und 12b stützen dabei
die Endabschnitte des Barrierequerträgers 6 gegen
die Längsträger 16a und 16b ab
und verhindern so das Abknicken der Barrierequerträgerendabschnitte
in Fahrtrichtung. Auf diese Weise wird einem Unterfahren des Personenkraftwagens,
also dessen Eindringen in einen Raum zwischen der Fahrbahn und der
Tragstruktur 10 entgegengewirkt. Eine in etwa auf Höhe
des Barrierequerträgers 6 angeordnete Crashstruktur
des Personenkraftwagens kann auf diese Weise Energie verzehrend deformiert werden,
ohne das die Endbereiche des relativ leicht bauenden Barrierequerträgers
nach innen in Richtung der Längsträger hin einkicken.
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Bei
einem besonders heftigen, außermittigen Anprall des Personenkraftwagens
gegen den Barrierequerträger 6 drängt
die jeweilige Versteifungsstrebe 12a oder 12b – bedingt
durch ihre Ausrichtung schräg zur Fahrtrichtung – den
Barrierequerträger 6 von der Fahrzeugmitte des
Nutzfahrzeugs 2 weg nach außen. Die Versteifungsstrebe 12a oder 12b wird
durch den Anprall in einer Schwenkbewegung um ihren jeweiligen Abstützflansch 20a oder 20b um einen
Winkel in Fahrtrichtung gedreht. Ein Bugbereich des Personenkraftwagens
wird dadurch beim Anprall – zusammen mit dem Barrierequerträger 6 – von
der Tragstruktur 10 weg nach außen gedrängt. Durch
eine solche Seitwärtsbewegung werden die Energieabsorptionselemente 14a und 14b quer
zur Fahrtrichtung durch eine hierbei auftretende Schubbelastung
verformt und die jeweils gegenüberliegende Versteifungsstrebe 12b oder 12a wird
unter Biegelast verformt. Die Seitwärtsbewegung des Barrierequerträgers 6 kann
auf diese Weise im Crashfall zusätzlich zur Energieabsorption
beitragen.
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Bei
einer weitern, hier nicht dargestellten Ausführungsvariante
des Nutzfahrzeugs 2 weisen die Versteifungsstreben 12a und 12b eine
leichte Krümmung auf. Diese Krümmung bewirkt im
Falle einer Druckbelastung in Richtung der Längsachse der Versteifungsstreben 12a und 12b deren
seitliches Ausbiegen. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante
ist eine zusätzliche, durch eine Verformung der Versteifungsstreben 12a und 12b bedingte
Energie absorbierende Wirkung des Unterfahrschutzes 4 im
Crashfall.
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2 zeigt
einen vergrößerten Detailausschnitt des Nutzfahrzeugs 2 gemäß 1,
in dem ein Teilabschnitt des Barrierequerträgers 6,
das Energieabsorptionselement 14a, die Tragkonsole 8a ein
Endabschnitt des Längsträgers 16a und
ein Teilabschnitt des Endquerträgers 18 dargestellt
sind. Die Blickrichtung und die Ausrichtung des Koordinatensystems
sind analog zu 1 ausgerichtet. Das Energieabsorptionselement 14a umfasst
eine vordere Flanschplatte 24a und ein Deformationsrohr 22a mit im
Wesentlichen recheckigem Profilquerschnitt und in Fahrtrichtung
ausgerichteter Mittellängsachse. Das Deformationsrohr 22a weist
eine quer zur Fahrtrichtung und rundum faltenbalgartig gewellte
Außenwand auf.
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Im
Falle des heckseitigen Anpralls des Personenkraftwagens gegen den
Barrierequerträger 6 wird das Deformationsrohr 22a unter
Stauchung seiner Außenwand in Richtung seiner Mittellängsachse Energie
verzehrend verformt.
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Die
Tragkonsole 8a weist eine Konsolenhalterung 25a auf,
welche den Endbereich des Längsträgers 20a an
dessen Heck-, Unter- und Außenseite bereichsweise umgreift.
Zwei mit der Flanschplatte 24a fest verbundene und von
dieser ausgehend in Fahrtrichtung kreisbogenförmig aufwärts
verlaufende Ringsegmente 26 und 27 stützen
die Flanschplatte 24a gegen eine Unterseite der Konsolenhalterung 25a ab.
Die Ringsegmente 26 und 27 sind durch vier flachstabartige
und sternförmig von einer heckseitigen Unterkante der Konsolenhalterung 25a ausgehende
Stabilisierungsstreben 28, 29, 30 und 31 untereinander
verbunden. Die so gestaltete Tragkonsole 8a zeichnet sich – insbesondere
im Hinblick auf einen Heckanprall eines Fahrzeugs gegen den Barrierequerträger 6 – durch
eine besonders hohe Stabilität bei gleichzeitig geringem
Eigengewicht aus.
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Die
hier nicht dargestellte Tragkonsole 8b ist gegenüber
der Tragkonsole 8a zur y-z-Ebene spiegelsymmetrisch ausgestaltet.
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Zusammenfassend
bleibt festzuhalten, dass aufgrund der Versteifungsstreben 12a und 12b,
welche in einfacher Weise an der Tragstruktur 10 und dem
Barrierequerträger 6 anbringbar, beispielsweise anschraubbar
sind, eine besonders leichte Bauweise des Barrierequerträgers 6 realisiert
ist, ohne dass dabei die Schutzwirkung gemindert würde.
Im Allgemeinen wird auch bei einem Barrierequerträger in
Leichtbauweise eine erhöhte Schutzwirkung mittels der Versteifungsstreben 12a und 12b erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007001111
A1 [0003]