DE602004004613T2

DE602004004613T2 - Schutzstruktur für Fahrzeug

Info

Publication number: DE602004004613T2
Application number: DE602004004613T
Authority: DE
Inventors: Mario Vismara; Jean Louis Toneatti; Alessandro Riva
Original assignee: Avelda Srl
Current assignee: Avelda Srl Milan It
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: EP1522464A1; ES2281750T3; ITMI20031944A1; BRPI0404358B1; BRPI0404358A; US7494166B2; DE602004004613D1; PL1522464T3; US20050077739A1; EP1522464B1; ATE353293T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzstruktur für Fahrzeuge, die dazu geeignet ist, vorzugsweise an der Rückseite des Fahrzeugs angebracht zu werden. Die US 2003/0085591 beschreibt eine Schutzstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gegenwärtig ist das Augenmerk der Fahrzeughersteller darauf gerichtet, den einem Fahrzeug zugefügten Schaden infolge von Kollisionen bei relativ geringen Geschwindigkeiten, welche typischerweise unter 15–16 km/h liegen, zu reduzieren. Die Schutzstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für einen solchen Aufprall geeignet, der die oben dargelegten Eigenschaften aufweist.
Die bei Fahrzeugen zur Schadensbegrenzung bei Kollisionen an der Rückseite verwendeten Vorrichtungen bestehen vollständig aus metallenen Querträgern, die im Allgemeinen aus Stahl hergestellt und zwischen dem Fahrzeugchassis und den Stoßfängern angeordnet sind. Der Querträger liegt normalerweise an den Längsträgern an und ist unmittelbar an diesen befestigt, oder es sind Absorptionsvorrichtungen aus Metall (Crashboxen), mit denen der Querträger verbunden ist, an den Längsträgern befestigt. Diese Absorptionselemente sind auch als „Opferelemente" bekannt, die im Falle einer Kollision den Großteil der Aufprallenergie durch Ver formung absorbieren und gleichzeitig eine Verformung des Fahrzeugchassis verhindern.
Eine Schutzstruktur für Fahrzeuge des bekannten Typs umfasst üblicherweise ein Paar Aufprall-Absorptionselemente, die in Übereinstimmung mit den seitlichen Längsträgern des Fahrzeugchassis angeordnet sind, an welchem ein Querträger, auf den eine Stoßleiste aufgesetzt ist, angebracht ist.
Der Querträger besteht normalerweise aus einem metallenen Material, wie zum Beispiel Aluminium oder Stahl, oder Kunststoff, während die Opferelemente aus einem metallenen Material oder aus Kunststoff oder aus einem Element-Komplex aus verschiedenen Materialien (Wabenstrukturen) bestehen können.
Die Opferelemente bilden die einzigen Verbindungselemente zwischen der Schutzstruktur des Fahrzeugs und dem Fahrzeugchassis an sich.
Bei einer Kollision schlägt ein aufprallender Gegenstand zunächst auf den Querträger auf, der die Belastung auf die Opferelemente (in einem Prozentsatz, der etwa proportional zur Aufprallentfernung in Bezug auf die beiden Elemente ist) überträgt.
Diese Strukturen benötigen für einen durch einen Pfosten verursachten mittig ausgerichteten Aufprall bei einem gleichen Abstand zwischen zwei Opferelementen äußerst steife Querträger, um die größtmögliche Kraft auf die Opferelemente übertragen zu können. Diese Kraft wird durch den Eindrückwert des Querträgers definiert. Außerdem wird die Kraft anschließend in gleichem Maße auf jede Seite übertragen.
Wäre der Querträger extrem steif (was von Natur aus nicht möglich ist), so würde er dazu tendieren, die Kraft ohne Eindrückung zu übertragen und dadurch die beiden Opferelemente zu verformen, so dass eine Kraft auf den aufprallenden Gegenstand übertragen wird, die gleich der Summe der Eindrückungskräfte der Opferelemente ist.
Wäre die auf jede Crashbox oder jedes Opferelement übertragene Kraft gering, so würde der Querträger durch den Aufprall verformt.
Um die technische Lösung zu verbessern bzw. um das Eindringen des Hindernisses zu reduzieren, ist es notwendig, das Gewicht des Querträgers und folglich des Fahrzeugs zu erhöhen.
Die Anmelderin hat sich mit dem Problem befasst, die Widerstandsfähigkeit der Schutzstruktur zu erhöhen, ohne dass der Querträger der Struktur verstärkt und dadurch das Gewicht des Fahrzeugs erhöht werden muss.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass wenn die Halterungspunkte der Schutzstruktur an dem Fahrzeugchassis und somit die Energieübertragungspunkte bei einer Kollision in größerem Maße verteilt werden, die Struktur effizienter und gleichzeitig die Absorptionsenergie auf verschiedene Punkte des Fahrzeugs verteilt wird.
Zu diesem Zweck hat die Anmelderin eine Schutzstruktur für Fahrzeuge entwickelt, bei der in den Raum zwischen den Opferelementen, die den Querträger mit den Längsträgern des Chassis verbinden, weitere Absorptionselemente eingefügt sind, die den Querträger selbst mit dem Fahrzeugchassis in dem zwischen den beiden Längsträgern liegenden Bereich verbinden. Insbesondere sind diese Absorptionselemente mit der im Wesentlichen vertikalen Außenwand verbunden und liegen an dem Aufnahmeraum des Ersatzrads, das an dem Fahrzeugchassis angeordnet ist, an und bilden so einen Abschluss des Chassis.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Schutzstruktur für ein Fahrzeug, wie in Anspruch 1 beschrieben.
Die Eigenschaften und Vorteile der Schutzstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden erläuternden und nicht einschränkenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht der Schutzstruktur für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Draufsicht in teilweiser Explosionsdarstellung der Schutzstruktur für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine Perspektivansicht der Schutzstruktur für Fahrzeuge gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die oben genannten Figuren umfasst die Schutzstruktur für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens einen Querträger 2, der geeigneterweise außen mit einer Stoßleiste 3 belegt und mittels einem Paar Opferelementen 5 und 5' an einem Paar Längsträgern 4 und 4' des Chassis eines Fahrzeugs angebracht ist.
Der Querträger 2 ist in der Regel aus einem metallenen Material oder Kunststoff hergestellt und weist entsprechend den Anforderungen und dem verfügbaren Raum an dem Fahrzeug, an dem dieser angebracht wird, eine längliche Form auf. Was dessen Querschnitt anbetrifft, so kann dieser U-förmig ausgebildet sein, wie in den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen, oder eine geeignete Form aufweisen, durch die eine Schlagfestigkeit gewährleistet wird (auch mit einem geschlossenen Profil).
Die Opferelemente 5 und 5' können aus einem einzigen Teil aus Kunststoff oder metallenem Material oder aus mehr als einem Element bestehen, wie zum Beispiel einer kleinen Grund- bzw. Verbindungsplatte 51 mit den Längsträgern 4, die einen Opferbereich 52 überragt. Der Opferbereich besteht beispielsweise aus einer Wabenstruktur aus einer Reihe von länglichen Elementen mit hexagonalem Querschnitt, die zur Bildung einer Parallelepipeden-Einheit zusammengefügt sind.
Zwischen den beiden seitlichen Längsträgern weist der rückwärtige Teil des Fahrzeugs einen geformten Bodenabschnitt 7 auf, der vorzugsweise an den Längsträgern befestigt ist. Dieser geformte Bodenabschnitt bildet in Verbindung mit einer unteren Wand 8 einen Raum 9 zur Aufnahme des Ersatzrads. Die untere Wand 8 ist vorzugsweise an dem Kopf der beiden Längsträger 4 und 4' befestigt.
Zur Bildung des Aufnahmeraums 9 weist der geformte Bodenabschnitt ein Paar schräge Oberflächen 91 und 91' sowie eine Basisfläche 92 auf, auf der das Ersatzrad des Fahrzeugs liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schutzstruktur zudem mindestens ein Absorptionselement, das in dem von dem Querträger 2, den Opferelementen 5 und 5' und der unteren Wand 8 definierten Raum angeordnet ist.
Das Absorptionselement ist vorzugsweise an der unteren Wand 8 befestigt und weist solche Abmessungen auf, dass seine Oberfläche den Querträger 2 im wesentlichen berührt.
In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Absorptionselemente 10 und 10' vorgesehen, die im Wesentlichen die Form eines Parallelepipeds aufweisen und zwischen dem Querträger 2 und der unteren Wand angeordnet sind. Die Elemente sind an der unteren Wand in Übereinstimmung mit den schrägen Oberflächen 91 und 91' des Bodenabschnitts 7 angeordnet, da diese schrägen Oberflächen einen wandverstärkenden Bereich bilden.
Bei der großen Mehrheit der Fahrzeuge ist dieser Raum gegenwärtig zur Aufnahme des Ersatzrads vorgesehen, so dass der Bereich der unteren Wand mit einer höheren Widerstandsfähigkeit gegen einen möglichen Aufprall und somit gegen die dadurch verursachte Kompression in Übereinstimmung mit den schrägen Oberflächen angeordnet ist. Weist das Fahrzeug solche schrägen Oberflächen auf, so sind die Absorptionselemente daher in Übereinstimmung mit diesen Bereichen angeordnet.
Ist hingegen der Bodenabschnitt flach und weist diesen Raum nicht auf, so können die Absorptionselemente voneinander gleich beabstandet in dem durch die untere Wand, die beiden Längsträger und den Querträger definierten Bereich verteilt sein.
Jeder mögliche dem Fahrzeug zugefügte Aufprall und somit eine von der Stoßleiste auf den Querträger übertragene Kompressionskraft wird durch die Opferelemente 5 und 5', 4 und 4' und durch die Absorptionselemente 10 und 10' auf die untere Wand 8 verteilt. Diese Wand weist zwar nicht denselben Widerstand wie die Längsträger auf (beispielsweise 100 KN an den Längsträgern und 10÷15 KN an der unteren Wand), doch bei einer entsprechenden Dimensionierung der Absorptionselemente 10 trägt auch die untere Wand zum Schutz des gesamten Fahrzeugchassis bei.
Insbesondere können Absorptionselemente verwendet werden, die ihre Höhe um 50% verringern, wenn sie einer Kompression von 0,2 bis 1,5 N/mm² unterzogen werden.
Für die Herstellung der Absorptionselemente geeignet Kunststoffmaterialien sind: expandiertes Polypropylen, expandiertes Polyurethan, expandiertes Polystyrol, Polystyrol.
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die Absorptionselemente aus einer Kombination von zwei Absorptionselementen bestehen, die einander benachbart angeordnet und aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien hergestellt sind, um die Gesamt-Eigenschaften des Absorptionselements zu verbessern.
Insbesondere umfasst das Absorptionselement 10 bzw. 10' einen ersten, im Wesentlichen parallelepiped-förmigen Abschnitt 101 bzw. 101' und einen aufgesetzten zweiten, im Wesentlichen parallelepiped-förmigen Abschnitt 102 bzw. 102'.

Claims

Schutzstruktur für ein Fahrzeug, umfassend mindestens einen Querträger, der außen mit einer Stoßleiste belegt und mittels einem Paar von Opferelementen an einem Paar von Längsträgern des Chassis des Fahrzeugs angebracht ist, mindestens ein in dem vom Querträger definierten Raum angeordnetes Absorptionselement, wobei die Opferelemente und eine untere Wand des Fahrzeugs zwischen den zwei Längsträgern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Absorptionselement in Übereinstimmung mit mindestens einem Verstärkungsbereich der unteren Wand angeordnet ist und solche Abmessungen hat, daß seine Oberfläche den Querträger (2) berührt.
Struktur nach Anspruch 1, umfassend zwei jeweils nahe an einem Längsträger angeordnete Absorptionselemente.
Struktur nach Anspruch 2, wobei das Absorptionselement an der unteren Wand befestigt ist und solche Abmessungen hat, daß seine Oberfläche den Querträger im wesentlichen berührt.
Struktur nach Anspruch 1, wobei das Absorptionselement im wesentlichen parallelepiped-förmig ist.
Struktur nach Anspruch 1, wobei das Absorptionselement aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das dadurch charakterisiert ist, daß es seine Höhe um 50% verringert, wenn es einer Kompression von 0,2 bis 1,5 N/mm² unterzogen wird.
Struktur nach Anspruch 5, wobei das Absorptionselement aus expandiertem Polypropylen oder expandiertem Polyurethan oder expandiertem Polystyren oder Polystyren hergestellt ist.
Struktur nach Anspruch 5, wobei das Absorptionselement einen ersten Abschnitt, der im wesentlichen ein Parallelepiped ist, und einen zweiten Abschnitt, der im wesentlichen aufgesetzt ist und aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, umfaßt.
Struktur nach Anspruch 2, wobei mindestens ein Verstärkungsbereich aus einem Paar schräger Oberflächen besteht, die einen Teil eines Raums zum Aufbewahren des Ersatzrads bilden.
Struktur nach Anspruch 8, wobei der Raum in Verbindung mit einem geformten Bodenabschnitt des Chassis, definiert durch die schrägen Wände und eine Basis, und der unteren Wand erzeugt ist.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der Querträger aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der Querträger aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und das Paar von Opferelementen und das bzw. die Absorptionselemente aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind.