DE19537186A1 - Prallelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Prallelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgemäße Prallelemente sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt geworden. So zeigen beispielsweise die DE-24 27 764-A1 (B60R 19/02), DE-89 07 385-U1 (B60R 19/26) und DE-42 39 460-A1 (B60R 19/26) als Hohlkörper ausgeführte Prallelemente, die zwischen einem Stoßfängerquerträger und einem Fahrzeugrahmenträgerteil angeordnet sind. Diese Prallelemente sind so ausgstaltet, daß bei geringeren Stoßbelastungen nur diese selbst, nicht aber das da hinterliegende Fahrzeugrahmenträgerteil Formänderungen unterworfen wird. Für mit dem Stoßfängerquerträger und dem Fahrzeugrahmenträgerteil lösbar verbundene - beispielsweise verschraubte - Prallelemente kann nach Bagatell­ unfällen durch einfachen Austausch der beschädigten Prallelemente das Fahrzeug mit geringem Reparaturaufwand wieder instandgesetzt werden. In keiner der vorgenannten Schriften wird das Problem der sogenannten Eckenschläge behandelt. Damit sind Stoß­ belastungen gemeint, die seitlich auf den Stoßfängerquerträger einwirken. Die in der DE-24 27 764-A1 und der DE-42 39 460-A1 gezeigten Prallelemente sind kastenförmig bzw. hohlzylindrisch ausgebildet und weisen eine Baulänge auf, bei der davon auszugehen ist, daß durch einen Eckenschlag eine Einknickung ohne nennenswerte Energieabsorption eintritt. Im Verhältnis zu den Abmessungen des Stoßfängerquerträgers erscheint dem­ gegenüber bei dem Prallelement gemäß der DE-89 07 385-U1 die Baulänge so gering zu sein, daß für eine seitliche Stoßbelastung kaum Verformungsweg zur Verfügung steht.

In der ebenfalls als gattungsbildend anzusehenden US-4 829 979 (B60R 19/26) wird das Problem des Eckenschlages dadurch gelöst, daß innerhalb eines zum Prallelement ge­ hörenden Gehäusekastens ein hohlzylindrisches Energieabsorptionselement versetzt zur Symmetrieachse des da hinterliegenden Fahrzeugrahmenträgerteils angeordnet wird. Das Energieabsorptionselement ist im Vergleich zu dem umgebenden Gehäusekasten jedoch relativ klein ausgeführt. Es ist da her davon auszugehen, daß der von dem Prallelement ins­ gesamt eingenommene Bauraum nicht optimal für die Energieabsorption genutzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Prallelemente unter Wahrung ihrer Vorteile und Vermeidung der vorstehend beschriebenen Nachteile weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird gelöst gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen des Prallele­ mentes sowie eine Stoßverzehreinrichtung, in der erfindungsgemäße Prallelemente beson­ ders wirkungsvoll integriert sind.

Das erfindungsgemäße Prallelement weist also eine pyramidenstumpf- oder kegelstumpf­ artig ausgebildete Mantelung auf und ist zwischen dem Stoßfängerquerträger und einem Fahrzeugrahmenträgerteil, insbesondere einem Längsträger; so angeordnet, daß die kleinere Stirnfläche dem Fahrzeugrahmenträgerteil und die größere Stirnfläche dem Stoß­ fängerquerträger zugewandt ist. Vom Längsträger ausgehend weitet sich das Prallelement also hornartig zum Stoßfängerquerträger hin auf. Durch diese Gestaltung wird sicher er­ reicht, daß auch bei größeren Baulängen Eckenschläge kein Einknicken des Prallelementes herbeiführen können. Da die energieabsorbierende Mantelung auch gleichzeitig die Funk­ tion eines Gehäusekastens hat, wird kein zusätzlicher Bauraum für die Integration des Prallelementes in eine Stoßverzehreinrichtung notwendig. Diese Tatsache macht die Ver­ wendung des Prallelementes insbesondere in kompakten Kraftfahrzeugen interessant. Her­ vorzuheben ist auch, daß ohne großen Fertigungsaufwand das erfindungsgemäße Prall­ element durch hinlänglich bekannte Tiefziehverfahren herstellbar ist, sofern es aus Metall hergestellt ist. Aber auch bei einem aus einem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff her­ gestellten Prallelement ist die Fertigung nicht sehr aufwendig, weil die für den Herstellvor­ gang notwendigen Werkzeuge geometrisch sehr einfach gestaltet sein können.

Von besonderer Bedeutung ist auch eine glattwandige. Gestaltung der Mantelung. Es werden also bewußt keine Sollknickstellen eingebracht, um ein Maximum an Formände­ rungswiderstand auf engstem Raum einstellen zu können. Verständlicherweise vereinfacht die Glattwandigkeit auch die Herstellung erfindungsgemäßer Prallelemente.

Besonders vorteilhaft ist der Einbau erfindungsgemäßer Prallelemente in Stoßverzehr­ einrichtungen, bei denen sowohl am Stoßfängerquerträger als auch am Fahrzeugrahmen­ trägerteil Konstruktionsmaßnahmen getroffen worden sind, die eine lösbare Befestigung der erfindungsgemäßen Prallelemente ermöglichen. Bei einem besonders bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel sind sowohl am Fahrzeugrahmenträgerteil als auch am Stoßfängerquerträger gelochte Anschlagflansche vorgesehen, denen ebenfalls gelochte und an dem Prallelement angeformte Befestigungsflansche zugeordnet sind, so daß durch einfache Verschrau­ bungen die gesamte Stoßverzehreinrichtung wirkungsvoll fixiert werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Prallelementes kann darin gesehen werden, daß es ohne großen Anpassungsaufwand in bereits bestehende Konzepte von Stoßver­ zehreinrichtungen nachträglich eingebracht werden kann.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt. Man erkennt dort einen Stoßfängerquerträger 1 mit einem Profilquerschnitt, an dem ein oberer Anschlagflansch 2 und ein unterer Anschlagflansch einstückig angeformt sind. Letztere weisen Durchgangslöcher 4 bis 7 auf, die hinsichtlich ihrer Abmessungen auf Durchgangslöcher 8 bis 11 in einem Befestigungsflansch 12 eines insgesamt mit 13 be­ zeichneten Prallelementes abgestimmt sind. Auch ein Bodenstück 14 des Prallelementes 13 ist mit hier nicht weiter bezifferten Durchgangslöchern versehen, deren Abmessungen auf Durchgangslöcher 15 bis 18 abgestimmt sind. Letztere gehören zu Flanschen 19 bis 21, die an einem freien Ende eines Längsträgers 22 nach außen abgestellt sind. Der Längs­ träger 22 ist Bestandteil eines hier aus Vereinfachungsgründen nicht weiter dargestellten Fahrzeugrahmens. Aus dem gleichen Grund ist auch vom Stoßfängerquerträger 1 nur eine Hälfte dargestellt worden. Die in der Zeichnung dargestellten Verhältnisse gelten spiegel­ symmetrisch aber ebenso für die andere Fahrzeugseite.

Von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung ist hier die Gestaltung des Prallelementes 13. Dieses ist hier im wesentlichen topartig ausgebildet und weist eine pyramidenstumpf­ artige Mantelung auf. Die durch das Bodenstück 14 gebildete kleinere Stirnfläche der Ummantelung ist so groß, daß die Flansche 19 bis 21 und damit auch die hier nicht weiter bezifferte Öffnung des Längsträgers 22 vollständig bedeckt werden. Die in dem Bodenstück 14 befindlichen Durchgangslöcher weisen zur Mantelung des Prallelementes 13 einen für Verschraubungsvorgänge ausreichenden Abstand auf und sind durch die hornartige Er­ weiterung des Prallelementes 13 zum Befestigungsflansch 12 hin auch sehr gut zugänglich. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Prallelement 13 zu den Achsen x und y symmetrisch. Abweichend davon kann allerdings auch das Prallelement 13 nach Art eines halben Pyramidenstumpfes ausgeführt sein, so daß beispielsweise ein mit 23 bezeichneter Abschnitt der Mantelung im wesentlichen die gleiche Ausrichtung aufweist wie die Wandungen des Längsträgers 22. Für eine ausreichende Festigkeit gegenüber Eckenschlägen kann also die Schrägstellung eines Abschnittes 24 der Mantelung aus­ reichend sein. Der weitgehend konische Verlauf der Mantelung an allen vier Abschnitten hat jedoch den Vorteil, daß auch Schlägen mit Hauptwirkung von schräg oben oder schräg unten ein erhöhter Verformungswiderstand entgegengesetzt werden kann.

Insgesamt ist die Steifigkeit des Prallelementes 13 so bemessen, daß bei vorgegebenen Schlagbeanspruchungen eine Stauchung desselben eintritt, ohne daß Beschädigungen am Längsträger 22 oder am Stoßfängerquerträger 1 auftreten. Diese Verhältnisse können durch gezielte Materialwahl und unterschiedliche Blechdicken eingestellt werden. Neben einfachen Stahlqualitäten kann für die Herstellung des Prallelementes 13 auch als Aus­ gangsmaterial Kunststoff, Faserverbundwerkstoff oder ein Leichtmetall wie Aluminium in Betracht gezogen werden.

Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsflansch 12 in das Prallelement 13 hinein verlegt worden. Dies hat mit Bezug auf die Höhe des Stoßfänger­ querträgers 1 den Vorteil, daß die Mantelung einen noch größeren Abstand zur Achse z aufweist, und damit bei gleichen Hohlmaßen noch verwindungssteifer wird. Anstelle eines umlaufenden Befestigungsflansches für die Durchgangslöcher 8 bis 11 können diesen auch Einzelflanschen nach Art eines Befestigungslappens zugeordnet sein.

Eine besonders leicht montierbare Stoßverzehreinrichtung erhält man dann, wenn zwei Prallelemente 13 zunächst an zwei Längsträgern 22 befestigt werden. Anschließend ist der Stoßfängerquerträger so vor die beiden Prallelemente zu setzen, daß die Durchgangs­ öffnungen 4 bis 7 einerseits und 8 bis 11 andererseits im wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet sind. Durch einfache Verschraubungen oder Verclipsungen wird dann der an­ schließend noch von einer - vorzugsweise aus Kunststoff gehaltenen - Stoßfängerhaube zu bedeckende Stoßfängerquerträger 1 sicher fixiert.

Die erfindungsgemäßen Prallelemente können sowohl im Frontbereich als auch im Heck­ bereich eines Fahrzeuges verwendet werden, und zwar für Fahrzeuge in allen Größen, be­ vorzugt jedoch bei Kompaktfahrzeugen. Gerade bei letzteren kann zur zusätzlichen Erhö­ hung der Deformationssteifigkeit noch eine Füllung der Prallelemente mit Kunststoff- oder Leichtmetallschaum vorgenommen werden. Möglich ist auch die Ausbildung des Prallele­ mentes als Schaumblock mit einer ggf. geschlossenen Mantelungsoberfläche und den gesamten Block dann durchsetzenden Durchgangslöchern, die hinsichtlicher ihrer Anord­ nung den Durchgangslöchern 15 bis 18 angepaßt sind. Abweichend von der in der Zeich­ nung dargestellten Kastenform kann auch ein Kegelstumpf vorgesehen werden, dessen Stirnflächen je nach Anwendungsfall ovalförmig ausgebildet sein können.

Im Zusammenhang mit energieabsorbierenden Bauelementen ist die Verwendung kegel­ stumpfförmiger Teile grundsätzlich aus der DE-25 48 020-A 1 (B62D 1/16) bekannt. In dieser Schrift wird aber nicht die Energieabsorption eines kegelstumpfförmigen Teiles offenbart, sondern lediglich eine Reihenschaltung derselben. Die für den Eckenschlag an sich positive Wirkung der kegelstumpfförmigen Gestaltung geht durch die Reihenschaltung wieder verloren. Gleiches gilt im übrigen auch für die in der DE-42 39 460-A1 dargestellten Ausführungsbeispiele gemäß den dortigen Fig. 3 und 4.

Claims (13)

1. Als Hohlkörper ausgeführtes Prallelement (13) für eine Stoßverzehreinrichtung, bei der das Prallelement (13) zwischen einem Stoßfängerquerträger (1) und wenigstens einem Fahrzeugrahmenträgerteil (Längsträger 22) gehalten ist, gekennzeichnet durch eine pyramidenstumpf- oder kegelstumpfartig ausgebildete Mantelung, deren kleinere Stirn­ fläche dem Fahrzeugrahmenträgerteil (Längsträger 22) und deren größere Stirnfläche dem Stoßfängerquerträger (1) zugeordnet ist.

2. Prallelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine topfförmige Gestalt mit einem der kleineren Stirnfläche zugeordneten Bodenstück (14), das an nach außen abgestellten Flanschen (19 bis 21) des dem Prallelement (13) zugewandten freien Endes des Fahrzeugrahmenträgerteils (Längsträger 22) befestigbar ist.

3. Prallelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die große Stirnfläche zumindest abschnittsweise umrahmenden Befestigungsflansch (12).

4. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelung glattwandig ausgeführt ist.

5. Prallelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen mittels eines Tiefziehvorganges erzeugte Gestalt.

6. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Leichtmetall gebildet ist.

7. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es durch einen Faserver­ bundwerkstoff gebildet ist.

8. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Kunststoff gebildet ist.

9. Stoßverzehreinrichtung mit wenigstens zwei Prallelementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelement mit dem Stoßfängerquerträger (1) und dem Fahrzeugrahmenträgerteil (Längsträger 22) über lösbare Befestigungsmittel ver­ bunden sind.

10. Stoßverzehreinrichtung nach Anspruch 9 mit Prallelementen gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfängerquerträger (1) einen Profilquer­ schnitt mit den Befestigungsflanschen (12) der Prallelemente (13) zugeordnete Anlage­ flanschen (2, 3) aufweist.

11. Stoßverzehreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfän­ gerquerträger durch eine Stoßfängerhaube mit geringem Verformungswiderstand bedeckt ist.

12. Stoßverzehreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfor­ mungswiderstand der Prallelemente (13) geringer ist als derjenige des Stoßfängerquer­ trägers (1) und des Fahrzeugrahmenträgerteils (Längsträger 22).

13. Stoßverzehreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallele­ mente (13) aus geschäumt sind.