DE19537186B4 - Prallelement - Google Patents

Abstract

Als Hohlkörper ausgeführtes Prallelement (13) für eine Stoßverzehreinrichtung, bei der das Prallelement (13) zwischen einem Stoßfängerquerträger (1) und wenigstens einem Fahrzeugrahmenträgerteil gehalten ist und eine pyramidenstumpf- oder kegelstumpfartig ausgebildete Mantelung aufweist, deren kleinere Stirnfläche dem Fahrzeugrahmenträgerteil und deren größere Stirnfläche dem Stoßfängerquerträger (1) zugeordnet ist, 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 zugewandten freien Endes des Fahrzeugrahmenträgerteils befestigbar ist, wobei der großen Stirnfläche ein umlaufender oder mehrere einzelne Befestigungsflansche (12) zugeordnet sind, die ihrerseits in das Prallelement (13) hinein verlegt sind.

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 , DE 89 07 385 U1 , DE 26 25 724 A1 und DE 42 39 460 A1 als Hohlkörper ausgeführte Prallelemente, die zwischen einem Stoßfängerquerträger und einem Fahrzeugrahmenträgerteil angeordnet sind. Diese Prallelemente sind so ausgestaltet, dass bei geringeren Stoßbelastungen nur diese selbst, nicht aber das dahinterliegende Fahrzeugrahmenträgerteil Formänderungen unterworfen wird. Für mit dem Stoßfängerquerträger und dem Fahrzeugrahmenträgerteil lösbar verbundene – beispielsweise verschraubte – Prallelemente kann nach Bagatellunfällen 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 Stoßbelastungen 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 demgegenüber 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. Gleiches ist für das pyramidenstumpfartig ausgebildete Prallelement gemäß der DE 26 25 724 A1 zu verzeichnen.
• Im Zusammenhang mit energieabsorbierenden Bauelementen ist die Verwendung kegelstumpfförmiger Teile zwar grundsätzlich aus der DE 25 48 020 A1 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 3 und 4.
• In der ebenfalls als gattungsbildend anzusehenden US 4 829 979 wird das Problem des Eckenschlages dadurch gelöst, dass innerhalb eines zum Prallelement gehörenden Gehäusekastens ein hohlzylindrisches Energieabsorptionselement versetzt zur Symmetrieachse des dahinterliegenden Fahrzeugrahmenträgerteils angeordnet wird. Das Energieabsorptionselement ist im Vergleich zu dem umgebenden Gehäusekasten jedoch relativ klein ausgeführt. Es ist daher davon auszugehen, dass der von dem Prallelement insgesamt eingenommene Bauraum nicht optimal für die Energieabsorption genutzt wird.
• Schließlich ist aus der DE 21 49 035 A1 eine Stoßfängeranordnung mit plattenförmigen Prallelementen bekannt, die ihrerseits nach innen oder außen abgewinkelte Befestigungsflansche aufweisen.
• 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 Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen des Prallelementes.
• Das erfindungsgemäße Prallelement weist also eine pyramidenstumpf- oder kegelstumpfartig 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 Stoßfängerquerträger zugewandt ist. Vom Längsträger ausgehend weitet sich das Prallelement also hornartig zum Stoßfängerquerträger hin auf. Ferner ist das Prallelement durch eine topfförmige Gestalt mit einem der kleineren Stirnfläche zugeordneten Bodenstück gekennzeichnet, das an nach außen abgestellten Flanschen des dem Prallelement zugewandten freien Endes des Fahrzeugrahmenträgerteils befestigbar ist, wobei der großen Stirnfläche ein umlaufender oder mehrere einzelne Befestigungsflansche zugeordnet sind, die ihrerseits in das Prallelement hinein verlegt sind. Durch diese Gestaltung wird sicher erreicht, dass auch bei größeren Baulängen Eckenschläge kein Einknicken des Prallelementes herbeiführen können. Da die energieabsorbierende Mantelung auch gleichzeitig die Funktion eines Gehäusekastens hat, wird kein zusätzlicher Bauraum für die Integration des Prallelementes in eine Stoßverzehreinrichtung notwendig. Diese Tatsache macht die Verwendung des Prallelementes insbesondere in kompakten Kraftfahrzeugen interessant. Hervorzuheben ist auch, dass ohne großen Fertigungsaufwand das erfindungsgemäße Prallelement durch hinlänglich bekannte Tiefziehverfahren herstellbar ist, sofern es aus Metall hergestellt ist. Aber auch bei einem aus einem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff hergestellten Prallelement ist die Fertigung nicht sehr aufwendig, weil die für den Herstellvorgang 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 Formänderungswiderstand auf engstem Raum einstellen zu können. Verständlicherweise vereinfacht die Glattwandigkeit auch die Herstellung erfindungsgemäßer Prallelemente.
• Besonders vorteilhaft ist der Einbau erfindungsgemäßer Prallelemente in Stoßverzehreinrichtungen, bei denen sowohl am Stoßfängerquerträger als auch am Fahrzeugrahmenträgerteil Konstruktionsmaßnahmen getroffen worden sind, die eine lösbare Befestigung der erfindungsgemäßen Prallelemente ermöglichen. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel 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 Verschraubungen 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 Stoßverzehreinrichtungen nachträglich eingebracht werden kann.
• In der Zeichnung erkennt man 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 bezeichneten 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 Längsträger 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 spiegelsymmetrisch aber ebenso für die andere Fahrzeugseite.
• Das Prallelementes 13 ist im wesentlichen topfartig ausgebildet und weist eine pyramidenstumpfartige 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 Erweiterung des Prallelementes 13 zum Befestigungsflansch 12 hin auch sehr gut zugänglich. Das Prallelement 13 ist zu den Achsen x und y symmetrisch ausgebildet. 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 ausreichend 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 Ausgangsmaterial Kunststoff, Faserverbundwerkstoff oder ein Leichtmetall wie Aluminium in Betracht gezogen werden.
• Gemäß der hier nicht näher gezeigten erfindungsgemäßen Lösung ist der Befestigungsflansch 12 nunmehr in das Prallelement 13 hinein verlegt worden. Dies hat mit Bezug auf die Höhe des Stoßfängerquerträgers 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 Durchgangsöffnungen 4 bis 7 einerseits und 8 bis 11 andererseits im wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet sind. Durch einfache Verschraubungen oder Verclipsungen wird dann der anschließend noch von einer – vorzugsweise aus Kunststoff gehaltenen – Stoßfängerhaube zu bedeckende Stoßfängerquerträger 1 sicher fixiert.
• Die erfindungsgemäßen Prallelemente können sowohl im Frontbereich als auch im Heckbereich eines Fahrzeuges verwendet werden, und zwar für Fahrzeuge in allen Größen, bevorzugt jedoch bei Kompaktfahrzeugen. Gerade bei letzteren kann zur zusätzlichen Erhöhung der Deformationssteifigkeit noch eine Füllung der Prallelemente mit Kunststoff- oder Leichtmetallschaum vorgenommen werden. Möglich ist auch die Ausbildung des Prallelementes als Schaumblock mit einer ggf. geschlossenen Mantelungsoberfläche und den gesamten Block dann durchsetzenden Durchgangslöchern, die hinsichtlich ihrer Anordnung den Durchgangslöchern 15 bis 18 angepasst sind. Abweichend von der in der Zeichnung dargestellten Kastenform kann auch ein Kegelstumpf vorgesehen werden, dessen Stirnflächen je nach Anwendungsfall ovalförmig ausgebildet sein können.

Claims (6)

1. Als Hohlkörper ausgeführtes Prallelement (13) für eine Stoßverzehreinrichtung, bei der das Prallelement (13) zwischen einem Stoßfängerquerträger (1) und wenigstens einem Fahrzeugrahmenträgerteil gehalten ist und eine pyramidenstumpf- oder kegelstumpfartig ausgebildete Mantelung aufweist, deren kleinere Stirnfläche dem Fahrzeugrahmenträgerteil und deren größere Stirnfläche dem Stoßfängerquerträger (1) zugeordnet ist, 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 zugewandten freien Endes des Fahrzeugrahmenträgerteils befestigbar ist, wobei der großen Stirnfläche ein umlaufender oder mehrere einzelne Befestigungsflansche (12) zugeordnet sind, die ihrerseits in das Prallelement (13) hinein verlegt sind.
2. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelung glattwandig ausgeführt ist.
3. Prallelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen mittels eines Tiefziehvorganges erzeugte Gestalt.
4. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Leichtmetall gebildet ist.
5. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es durch einen Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
6. Prallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Kunststoff gebildet ist.