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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrückhaltesystem zur Anordnung neben einer Fahrbahn gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine sehr häufige Unfallart im außerörtlichen Bereich ist das ”Abkommen von der Fahrbahn”, besonders weil außerhalb von geschlossenen Ortschaften üblicherweise schneller gefahren wird als innerorts. Das bedeutet eine erhebliche Gefahr sowohl für die Fahrzeuginsassen als auch für im Gefahrbereich befindliche Menschen, Tiere und Gegenstände. Passive Schutzeinrichtungen an Straßen leisten daher einen wesentlichen Beitrag zur Verkehrssicherheit und sind für die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und anderer Verkehrsteilnehmer unerlässlich. Besonders bewährt haben sich zu diesem Zweck Stahlschutzplanken.
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An moderne passive Schutzeinrichrungen werden folgende Anforderungen gestellt:
- – sicherer Schutz gegen Durchbruch von Fahrzeugen
- – geringes Verletzungsrisiko der Fahrzeuginsassen beim Aufprall
- – angemessener Aufwand für Installation, Reparatur, Unterhalt und Entsorgung.
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Zur Sicherstellung der ersten beiden Anforderungen gibt es Regelwerke. Diese sind im Wesentlichen die Richtlinien für passive Schutzeinrichtungen (RPS) sowie die DIN EN 1317 (Rückhaltesysteme an Straßen).
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Es existieren zahlreiche Systeme von Stahlschutzplanken beginnend mit der so genannten einfachen Schutzplanke bzw. Einfachschutzplanke ESP. Derartige Fahrzeugrückahltesysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der
DE 20 2006 010 573 U1 beschrieben. Die Schutzplankenanordnung besteht aus einem Schutzplankenstrang aus vorzugsweise lösbar aneinander gesetzten Schutzplanken und den Schutzplankenstrang tragenden, im Querschnitt Sigma-förmigen Pfosten, die üblicherweise in den Untergrund gerammt sind. Die Befestigung der Schutzplanken an dem Pfosten erfolgt unter Eingliederung von Zwischenprofilen in Form von U-förmigen Stützbügeln.
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Bei einem Fahrzeuganprall werden zuerst die in den Boden gerammten Pfosten deformiert und von der Fahrbahn weggebogen. Bei der weiteren Deformation löst sich dann der Schutzplankenstrang von den Pfosten, nachdem eine Verbindungsschraube zur Befestigung des Schutzplankenstrangs an den Pfosten gebrochen ist. Dieser Vorgang ist gewollt und wird durch eine Sollbruchstelle an den Verbindungsschrauben unterstützt. Der Schutzplankenstrang kann sich dann getrennt von den Pfosten deformieren und durch eine Zugbandwirkung ein Fahrzeug umlenken.
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Bemängelt wird an dem bekannten System der Bauart Einfachschutzplanke ESP mitunter, dass nicht verhindert werden kann, dass sich der Schutzplankenstrang beim Anprall absenkt und von Fahrzeugen überfahren werden kann.
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Dem kann durch eine Verstärkung des Fahrzeugrückhaltesystems begegnet werden. Bei dem aus der
DE 10 2004 039 732 B4 bekannten Fahrzeugrückhaltesystem ist jeweils hinter einer Schutzplanke ein sich über ihre ganze Länge erstreckendes Verstärkungsprofil angeordnet ist. Ein ähnliches System offenbart die
DE 201 06 675 U1 .
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Die
EP 2 333 159 A1 schlägt in diesem Zusammenhang vor, zwischen dem Zwischenprofil, dort als Stützelement bezeichnet, und dem Schutzplankenstrang ein Zwischenelement anzuordnen, welches derart ausgebildet ist, dass der Schutzplankenstrang in einem Winkel zur Längsachse der Profilpfosten verläuft, wobei das Stützelement zur Anpassung an den Winkel zwischen dem Schutzplankenstrang und der Längsachse des Profilpfostens asymmetrisch ausgebildet ist mit einem längeren oberen Schenkel und einem kürzeren unteren Schenkel.
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Hierdurch verläuft der Schutzplankenstrang in einem Winkel zur Längsachse der Profilpfosten, wodurch verhindert werden soll, dass sich der Schutzplankenstrang bei fortschreitender Deformierung der Schutzplankenkonstruktion absenkt.
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Ungeachtet der vorteilhaften Eigenschaften erfordern das zusätzliche Zwischenelement und die konstruktive Ausgestaltung des Stützelements zusätzlichen fertigungs- und montagetechnischen Aufwand.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Fahrzeugrückhaltesystem derart weiterzubilden, dass dieses unter Beibehaltung der konstruktiven Ausgestaltung ein verbessertes Deformationsverhalten aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Fahrzeugrückhaltesystem gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
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Das Fahrzeugrückhaltesystem weist am Boden festgelegte Pfosten und einen sich fahrbahnseitig entlang der Pfosten, vorzugsweise entlang der oberen Enden der Pfosten, erstreckenden Schutzplankenstrang aus Schutzplanken auf. Zwischen einem Pfosten und einer Schutzplanke ist ein Zwischenprofil angeordnet. Erfindungsgemäß besitzt das Zwischenprofil zumindest einen Bereich, welcher Werkstoffeigenschaften hat, die gegenüber den ursprünglichen Werkstoffeigenschaften des Zwischenprofils geändert sind. Durch die Veränderung bzw. Modifikation der Werkstoffeigenschaften in dem veränderten Bereich können die Verformungseigenschaften und das Deformationsverhalten der Zwischenprofile und damit des Schutzplankenstrangs gezielt beeinflusst werden derart, dass die gewünschte Zugbandwirkung sichergestellt wird, ohne dass es zu einem nachteiligen Absenken des Schutzplankenstrangs kommt. Das Deformationsverhalten und das Energieabsorptionsvermögen eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrückhaltesystems ist deutlich verbessert. Dennoch kann eine bewährte einfache Konstruktion beibehalten werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugrückhaltesystems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 14.
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Der veränderte Bereich kann eine höhere Festigkeit aufweisen als ein oder mehrere benachbarte Bereiche des Zwischenprofils. In dem veränderten Bereich ist das Zwischenprofil gehärtet bzw. vergütet.
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Ein weiterer vorzugsweiser Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der veränderte Bereich eine höhere Duktilität aufweist als ein benachbarter Bereich des Zwischenprofils. Es ist möglich, die Festigkeit in einem veränderten Bereich gezielt abzusenken. Der Werkstoff des Zwischenprofils kann sich in dem modifizierten Bereich stark bzw. stärker plastisch verformen, ohne zu reißen und durch die Verformung bei der Energieabsorption das Zugbandverhalten positiv beeinflussen. Hierdurch wird das gesamte Anprallverhalten des Fahrzeugrückhaltesystems verbessert.
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Im Rahmen der Erfindung werden die in ihren Werkstoffeigenschaften modifizierten Bereiche innerhalb der Gesamtstruktur des Zwischenprofils dort vorgesehen, wo eine gezielte Verformung während eines Anprallvorgangs erfolgen soll. Die modifizierten Bereiche geben eine Initial-Deformationszone des Zwischenprofils vor, welches zu einem kontrollierten Zugbandverhalten des Schutzplankenstrangs führt. Insbesondere führt die erfindungsgemäße Modifikation dazu, dass sich die Zwischenprofile bei einem Anprall derart verformen, dass sich das aus dem Schutzplankenstrang gebildete Zugband in einem Winkel zur Fahrbahn bzw. zum Fahrzeug hin anstellt, insbesondere in Richtung zur Fahrbahn bzw. zum Fahrzeug hin kippt. Durch den sich einstellenden Neigungswinkel wird verhindert, dass der Schutzplankenstrang heruntergedrückt wird. Die Anstellung des Schutzplankenstrangs gegenüber dem anprallenden Fahrzeug bzw. der Fahrbahn führt zu einer Wirkungsrichtung einer vertikalen Kraftkomponente bzw. eines Kraftvektors, der den Schutzplankenstrang in seiner oberen Position hält. Die Vertikalkomponente der Kraft ist nach oben gerichtet, so dass der Schutzplankenstrang bei der Verformung eine Tendenz zu einer Verlagerung nach oben hat.
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Der veränderte Bereich ist, bezogen auf die Anordnung des Zwischenprofils am Pfosten, in einem unteren Bereich, also insbesondere in der unteren Hälfte des Zwischenprofils, vorgesehen und erstreckt sich über die gesamte Breite des Zwischenprofils.
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Zweckmäßiger Weise weist das Zwischenprofil eine Einbaumarkierung auf, um die Montage und die Ausrichtung, insbesondere die vertikale Ausrichtung, bei der Montage innerhalb des Fahrzeugrückhaltesystems kenntlich zu machen.
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Praktische Erwägungen gehen davon aus, dass die Streckgrenze Rp0,2 in einem Bereich mit veränderten Werkstoffeigenschaften 30% bis 40% der Streckgrenze Rp0,2 des Ausgangswerkstoffs beträgt. Die Streckgrenze in dem veränderten Bereich ist folglich gegenüber der Streckgrenze Rp0,2 des Ausgangswerkstoffs um einen Faktor zwischen 0,3 bis 0,4 herabgesetzt. Des Weiteren ist die Bruchdehnung A5 in dem Bereich mit veränderten Werkstoffeigenschaften gegenüber der Bruchdehnung A5 des Ausgangswerkstoffs um einen Faktor zwischen 3,0 und 9,0 erhöht.
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Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, die Festigkeit des Zwischenprofils in einem Bereich zu erhöhen und mechanisch einzustellen. Dies erfolgt beispielsweise bei der umformtechnischen Herstellung der Zwischenprofile, bei der diese partiell erwärmt und gehärtet, insbesondere pressgehärtet werden. Durch die Erwärmung und das anschließende Vergüten stellt sich eine gezielte Festigkeits- bzw. Härtesteigerung in dem veränderten Bereich ein. Vorzugsweise kommt als Werkstoff für die Zwischenprofile eine Stahllegierung mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 0,15 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% zur Anwendung. Für die Praxis bietet sich auch die Verwendung einer härtbaren Mangan-Bor-Stahllegierung an.
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Zum partiellen Härten des Zwischenprofils in einem Bereich wird dieses auf eine Temperatur oberhalb der AC1-Temperatur, insbesondere oberhalb der AC3-Temperatur des verwendeten Stahls erwärmt und anschließend gezielt abgekühlt und auf diese Weise partiell in dem Bereich vergütet.
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Auch die Duktilitätseigenschaften in den modifizierten Bereichen der Zwischenprofile können durch eine gezielte Wärmebehandlung beeinflusst werden. Hierzu kann ein Zwischenprofil mit einer geeigneten Temperatur- und Zeitsteuerung angelassen werden.
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Möglich ist es auch, die Zwischenprofile durch Profilieren eines Stahlbandes, beispielsweise durch Rollprofilieren, herzustellen. Das Stahlband kann hierbei bereits vor dem Profilieren gezielt in Bereichen wärmebehandelt werden, um so die Härte- bzw. Duktilitätseigenschaften einzustellen. Anschließend wird das Stahlband profiliert und in Zwischenprofile der gewünschten Breite geteilt.
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Insbesondere handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Zwischenprofil um einen Stützbügel. Des Weiteren kann es sich bei dem Zwischenprofil um einen Abstandshalter oder ein Deformationselement handeln.
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Zwischen dem Bereich mit veränderten Werkstoffeigenschaften und einem benachbarten unveränderten Bereich, der die ursprünglichen Werkstoffeigenschaften aufweist, liegt ein Übergang. Für die Praxis ist davon auszugehen, dass der Übergang je nach angestrebtem Verformungsverhalten des Zwischenprofils zwischen 0,1 mm bis 12 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm breit ist. Ein Aspekt der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Übergang zwischen dem Bereich mit veränderten Werkstoffeigenschaften und einem benachbarten unbehandelten Bereich, der die ursprünglichen Werkstoffeigenschaften aufweist, fließend, das heißt ohne Festigkeitssprünge, ausgebildet ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass an einem Zwischenprofil zwei oder mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Bereich mit veränderten Werkstoffeigenschaften vorgesehen sind, wobei die zumindest zwei Bereiche vorzugsweise vertikal zueinander beabstandet sind und sich insbesondere über die gesamte Breite des Zwischenprofils erstrecken.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt aus einem Fahrzeugrückhaltesystem in der Bauart einfache Schutzplanke in der Ansicht;
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2 die Darstellung der 1 in einer Draufsicht;
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3 eine Seitenansicht auf das Fahrzeugrückhaltesystem mit Stützbügel und Leitplanke Profil A;
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4 eine Seitenansicht auf ein Fahrzeugrückhaltesystem mit Stützbügel und Leitplanke Profil B;
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5a, 5b einen Stützbügel Profil A in einer Seitenansicht und einer Frontansicht;
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6a, 6b einen Stützbügel Profil B in einer Seitenansicht und einer Frontansicht;
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7 bis 9 erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Stützbügels Profil A und
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10 bis 12 erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Stützbügels Profil B.
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Die 1 und 2 zeigen ein Fahrzeugrückhaltesystem 1 in der Bauart einfache Schutzplanke ESP, wie sie zum Beispiel am Rand einer von Kraftfahrzeugen befahrenen Straße vorgesehen ist.
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Das Fahrzeugrückhaltesystem 1 besteht aus einem Schutzplankenstrang 2 aus lösbar aneinander gesetzten und miteinander verbundenen Schutzplanken 3, 4 und den Schutzplankenstrang 2 tragenden, im Querschnitt Sigma-förmigen Pfosten 5, die in den Boden 6 getrieben sind. Die Schutzplanken 3, 4 sind am oberen Ende 7 der Pfosten 5 festgelegt. Die sich endseitig überlappenden Schutzplanken 3, 4 werden mit Hilfe von Schraubverbindungen 8 miteinander verbunden. Die Befestigung der Schutzplanken 3, 4 an den Pfosten 5 erfolgt unter Zwischenschaltung von Zwischenprofilen in Form von U-förmigen Stützbügeln 9 bzw. 10 (siehe hierzu auch 3 und 4). Auch hier gelangen zur Festlegung Schraubverbindungen 11, umfassend Schraubbolzen, Mutter und Unterlegscheiben, zum Einsatz.
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Je nach Montageort des Fahrzeugrückhaltesystems 1 können die Schutzplankenstränge 2 bzw. die Schutzplanken 3, 4 auch unter Zwischenschaltung von anders ausgeführten Zwischenprofilen in der Form von Abstandshaltern oder Distanzstücken mit den Pfosten gekoppelt werden.
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Bei dem Fahrzeugrückhaltesystem 1a gemäß der 3 kommt eine Schutzplanke 3 im Profil A (Armcor) zum Einsatz. Bei dem Fahrzeugrückhaltesystem 1b gemäß der Darstellung von 4 handelt es sich um eine Schutzplanke 4 im Profil B (Bethlehem). Der Stützbügel 9 Profil A gemäß der 3 sowie den 5a und 5b ist U-förmig konfiguriert mit einem in Einbaulage vertikal ausgerichteten Steg 12 und zwei hiervon in Richtung zur Schutzplanke 3 orthogonal abstehenden Schenkeln 13, 14.
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Der Stützbügel 10 in der Bauart Profil B, wie in der 4 sowie den 6a und 6b ersichtlich, ist ebenfalls U-förmig konfiguriert mit einem vertikal ausgerichteten Steg 15 und zwei hiervon schräg nach vorne in Richtung zur Schutzplanke 4 abstehenden Schenkeln 16, 17.
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Die 7 bis 9 zeigen drei mögliche Ausführungsformen eines Zwischenprofils in Form von Stützbügeln 9a, 9b, 9c der Bauart Profil A.
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Die 10 bis 12 zeigen drei mögliche Ausführungsformen eines Zwischenprofils in Form von Stützbügeln 10a, 10b, 10c der Bauart Profil B.
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Jedes Zwischenprofil bzw. jeder Stützbügel 9, 9a–c; 10, 10a–c besitzt zumindest einen Bereich B1, B2, B3, welcher Werkstoffeigenschaften hat, die gegenüber den ursprünglichen Werkstoffeigenschaften des Werkstoffes des Stützbügels 9, 9a–c; 10, 10a–c geändert sind. Die veränderten bzw. modifizierten Bereiche B1, B2, B3 sind in den 7 bis 12 durch eine Schraffur gekennzeichnet. Die modifizierten Bereiche B1, B2, B3 erstrecken sich über die Breite b der Stützbügel 9, 9a–c; 10, 10a–c.
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Bei den Stützbügeln 9a, 10a gemäß den 7 und 10 weist der veränderte obere Bereich B1 eine höhere Festigkeit auf als ein benachbarter unterer Bereich B. In dem Bereich B1 sind die Stützbügel 9a, 10a gehärtet. Hierfür sind die Stützbügel 9a, 10a partiell in dem Bereich B1 auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur des Werkstoffs erwärmt und anschließend durch Kühlung abgeschreckt worden. Durch diese gezielte Gefügeumwandlung ist die mechanische Widerstandsfähigkeit und Festigkeit des Stützbügels 9a, 10a im oberen Bereich B1 erhöht.
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Aufgrund der höheren Festigkeit der Stützbügel 9a, 10a in dem oberen Bereich B1 ist deren mechanische Widerstandsfähigkeit bei einem Anprall dort höher und steifer, wohingegen sich der Stützbügel 9a, 10a im unteren, unveränderten Bereich B plastischer verhält. Bei einem Anprall wird der untere Bereich B des Stützbügels schneller deformiert als der obere Bereich B1. Hierdurch kippt der gesamte Schutzplankenstrang 2 mit einem geringen Neigungswinkel nach vorne und stellt sich zu einem anprallenden Fahrzeug hin an.
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Bei den Stützbügeln 9b, 9c und 10b, 10c, wie in den 8 und 9 sowie 11 und 12 dargestellt, weisen die veränderten Bereiche B2, B3 eine höhere Duktilität auf als benachbarte Bereiche B der Stützbügel 9b, 9c; 10b, 10c. Man erkennt, dass die veränderten Bereich B2, B3 bezogen auf deren vertikaler Ausrichtung und die Anordnung am Pfosten 5 in einem unteren Abschnitt vorgesehen sind.
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Bei dem Stützbügel 9b, 10b gemäß den Darstellungen der 8 und 11 erstreckt sich der veränderte Bereich B2 über die gesamte untere Hälfte des Stützbügels 9b, 10b. Bei den Stützbügeln 9c, 10c gemäß den Darstellungen der 9 und 12 ist der veränderte, in seinen Werkstoffeigenschaften modifizierte Bereich B3 am Übergang vom Steg 12 bzw. 15 zum unteren Schenkel 14 bzw. 17 vorgesehen. Am freien Ende 18 des Stegs 11, 14 befindet sich noch ein unveränderter Bereich B.
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Auch die Duktilitätseigenschaften des Werkstoffs in den modifizierten Bereichen B2, B3 der Stützbügel 9b, 9c; 10b, 10c werden durch eine gezielte Wärmebehandlung beeinflusst. Hierzu werden die Stützbügel 9b, 9c; 10b, 10c bzw. der Werkstoff der Stützbügel 9b, 9c; 10b, 10c in den Bereichen B2, B3 für eine bestimmte Zeit wärmebehandelt. Hierbei werden die Stützbügel 9b, 9c,; 10b, 10c partiell in den Bereichen B2, B3 durch Erwärmung auf Temperaturen unterhalb des Umwandlungspunktes AC1 des Werkstoffs des Stützbügels 9b, 9c; 10b, 10c angelassen. Der Stahlwerkstoff wird in den Bereichen B2, B3 weicher, die Härte nimmt ab und die Zähigkeit und insbesondere die Duktilität nehmen zu. Die Duktilitätszunahme bzw. die Werkstoffeigenschaften in den Bereichen B2, B3 insgesamt sind vorteilhaft für das Deformationsverhalten und das Energieabsorptionsvermögen der Stützbügel 9b, 9c; 10b, 10c. Durch die modifizierten Bereiche B2, B3 verformen sich die Stützbügel 9b, 9c; 10b, 10c beim Anprall deart, dass der Schutzplankenstrang 2 eine gute Zugbandwirkung entwickelt, ohne heruntergedrückt zu werden. Der Schutzplankenstrang 3 stellt sich schräg nach vorne in Richtung zur Fahrbahn bzw. einem anprallenden Fahrzeug gerichtet an. Hierdurch wird verhindert, dass der Schutzplankenstrang 2 heruntergedrückt wird. Die Durchbruchssicherheit wird deutlich gesteigert. Dementsprechend wird das Verletzungsrisiko von Fahrzeuginsassen und anderer Verkehrsteilnehmer reduziert. Der Aufwand für Installation, Reparatur und Unterhalt eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrückhaltesystems 1, 1a, 1b ist angemessen und sowohl fertigungstechnisch als auch kostenmäßig effizient.
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Zwischen einem Bereich B1, B2, B3 mit veränderten Werkstoffeigenschaften und einem benachbarten unveränderten Bereich B, der die ursprünglichen Werkstoffeigenschaften aufweist, liegt ein Übergang, der zwischen 0,1 mm bis 12 mm breit sein kann, vorzugsweise 0,2 mm bis 0,4 mm. Der Übergang ist fließend, das heißt ohne Festigkeitssprünge, ausgebildet.
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In den 8 und 11 ist exemplarisch an den Stützbügeln 9b bzw. 10b eine Einbaumarkierung 19 dargestellt. Die Einbaumarkierung 19 kennzeichnet die Ausrichtung bzw. vorgesehene Montagelage der Stützbügel 9, 9a–c; 10, 10a–c am Pfosten 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugrückhaltesystem
- 2
- Schutzplankenstrang
- 3
- Schutzplanke
- 4
- Schutzplanke
- 5
- Pfosten
- 6
- Boden
- 7
- oberes Ende v. 5
- 8
- Schraubverbindung
- 9
- Stützbügel
- 10
- Stützbügel
- 11
- Schraubverbindung
- 12
- Steg
- 13
- Schenkel
- 14
- Schenkel
- 15
- Steg
- 16
- Schenkel
- 17
- Schenkel
- 18
- freies Ende v. 14
- 19
- freies Ende v. 17
- b
- Breite v. 9, 9a–c; 10, 10a–c
- B
- unveränderter Bereich
- B1
- veränderter Bereich
- B2
- veränderter Bereich
- B3
- veränderter Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006010573 U1 [0005]
- DE 102004039732 B4 [0008]
- DE 20106675 U1 [0008]
- EP 2333159 A1 [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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