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Die
Erfindung betrifft eine Befestigungsstruktur eines Stoßfängerbalkens
bzw. einer Stoßstange für ein Automobil.
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Ein
Beispiel einer herkömmlichen
Befestigungsstruktur eines Stoßfängerbalkens
für ein
Automobil ist z.B. in der ungeprüften
japanischen Patentschrift Nr. Hei. 7-304462 (JP 7-30446 A) mit dem
Titel "Front body
structure of automobile" offenbart.
Bei dieser herkömmlichen
Technik ist die Karosseriestruktur derartig ausgeführt, dass
ein Frontmodul (Trennwand, Stoßfängerbalken,
Stoßfängerfläche, Frontgrill,
Scheinwerferträger]
mit einem vorderen Karosserierahmen eines Automobils verbunden ist. Diese
Karosseriestruktur wird anhand des Hauptabschnitts der vorderen
Karosseriestruktur für
ein Automobil der Schrift erläutert,
wie in 8 gezeigt. In 8 sind
die Bezugszahlen der Bauteile der vorderen Karosseriestruktur umnummeriert.
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Die 8A und 8B sind Diagramme zur Erläuterung
des Problems der herkömmlichen
Befestigungsstruktur eines Stoßfängerbalkens.
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8A zeigt die gleiche Struktur
wie in der obigen Schrift, wobei ein Flansch 102 am Vorderende eines
Seitenelements 101 befestigt ist und ein Halteträger 105 für eine Trennwand 103 und
einen Stoßfängerträger 104 mittels
formschlüssiger
Befestigungsbolzen 106 an dem Flansch 102 angebracht ist.
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8B zeigt die Situation bei
einem Aufprall auf den Stoßfängerbalken 104.
Wenn die Aufprallkraft F auf den Stoßfängerbalken 104 wirkt,
wird die Aufprallkraft von dem Stoßfängerbalken 104 direkt auf
das Seitenelement 101 übertragen,
so dass das Seitenelement 101 verformt werden kann.
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Wenn
auf diese Weise das Seitenelement 101 (Karosserierahmen)
verformt wird, muss der Stoßfängerbalken 104 ausgetauscht
und der Karosserierahmen repariert werden. Somit ist für den Austausch
und die Reparatur ein großer
Aufwand erforderlich.
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Es
gibt ein Verfahren, die Größe des Stoßfängerbalkens 104 länger zu
machen, um die Verformung des Seitenelements 101 zu verhindern.
Da jedoch in diesem Fall die vorstehende Länge (der Überhangbetrag) des Stoßfängerbalkens 104 groß wird,
wird die Gestaltungsfreiheit des vorderen oder hinteren Abschnitts
geringer.
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Aus
der WO 97/03865 A1 ist eine Befestigungsstruktur nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 bekannt. Dort ist gemäß 2 der Stoßfangerbalken direkt an einem
Flansch des karosserieseitigen Halteelements abgestützt, während das
Aufprallabsorptionselement parallel hierzu den Stoßfängerbalken am
Halteelement abstützt
und mit dem Halteelement in nicht dargestellter Weise verschraubt
ist.
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Die
EP 546 352 A1 zeigt
eine weitere Befestigungsstruktur, deren Aufprallabsorptionselement eine
zweistufige Verformungscharakteristik hat, mit einem vorderen, weicheren
Abschnitt und einem seriell dahinter angeordneten härteren Abschnitt,
der sich wiederum am Fahrzeug abstützt. Die Teile sind alle miteinander
verschweißt.
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Die
US 4152012 ist ähnlich aufgebaut,
zeigt jedoch eine dreistufige Verformungscharakteristik mit drei
seriell verbundenen Abschnitten und zunehmender Härte. Die
Abschnitte sind miteinander und auch mit dem Stoßdämpfer und dem Fahrzeug verschweißt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Befestigungsstruktur für eine Stoßstange
bzw. einen Stoßfängerbalken
anzugeben, die leicht reparierbar ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Befestigungsstruktur
einer Stoßstange bzw.
eines Stoßfängerbalkens
angegeben, umfassend:
einen Seitenrahmen; einen Stoßfängersteg,
der an einem Endabschnitt des Seitenrahmens angebracht ist; und
einen Stoßfängerbalken,
der an dem Stoßfängersteg
angebracht ist, wobei der Stoßfängersteg ein
Aufprallabsorptionselement, das sich um Absorbieren eines Aufpralls
verformt, wenn eine Aufprallkraft auf den Stoßfängerbalken wirkt, und ein Halteelement,
dessen Steifigkeit größer ist
als die des Aufprallabsorptonselements, aufweist, und wobei das Halteelement
an dem Endabschnitt des Seitenrahmens angebracht ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Halteelement mit dem Aufprallabsorptionselement von der
Fahrzeugvorderseite her zugänglich lösbar verschraubt
ist, wobei der Stoßfängerbalken Durchgangslöcher aufweist,
durch die ein Mutterndreher und die Muttern eingesetzt werden, während der
Stoßfängerbalken
mit dem Aufprallabsorptionselement verschweißt ist.
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Auf
diese Weise ist jeder der Stoßfängerstege
als kombinierte Einheit aus Aufprallabsorptionselement und Halteelement
gebildet, und das Halteelement, das eine größere Steifigkeit hat als das
Aufprallabsorptionselement, ist an der Rahmenseite angebracht. Wenn
die Aufprallkraft auf den Stoßfängerbalken
einwirkt, verformt sich das Aufprallabsorptionselement, um den Aufprall
zu absorbieren. Im Gegensatz hierzu verformt sich das Halte element
nicht, um die Rahmenseite zu schützen.
Infolgedessen ist es bei der Reparatur des Stoßfängers lediglich erforderlich,
von der Fahrzeugvorderseite her die Aufprallabsorptionselemente
zusammen mit dem Stoßfängerbalken
vom Halteelement abzuschrauben.
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Da
ferner die Aufprallabsorptionselemente den Aufprall wirkungsvoll
absorbieren können
und das Halteelement die Aufprallkraft auf den Rahmen verteilen
kann, kann ein Überhangbetrag
des Stoßfängerbalkens
gering gemacht werden, so dass die Gestaltungsfreiheit verbessert
werden kann.
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Bevorzugt
ist, in der Befestigungsstruktur der ersten Ausführung, das Halteelement durch
ein extrudiertes Element gebildet, dessen Querschnittsform in seiner
axialen Richtung gleichmäßig ist.
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Da
die Halteelemente kontinuierlich hergestellt werden können, kann
die Herstellungseffizienz der Halteelemente verbessert werden.
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Da
ferner das Halteelement durch das extrudierte Element gebildet ist,
ist die Dicke des Halteelements nur an jenem Abschnitt groß, wo eine
große Belastung
ausgeübt
wird, jedoch klein an jenem Abschnitt, wo eine geringe Belastung
ausgeübt
wird. Infolgedessen kann das Halteelement leichtgewichtig ausgeführt werden.
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Die
Erfindung zeigt folgende Effekte.
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Das
Halteelement, dessen Steifigkeit größer ist als die des Aufprallabsorptionselements,
an dem Endabschnitt des hinteren Seitenrahmens angebracht ist, verformt
sich das Aufprallabsorptionselement, wenn der Aufprall auf den Stoßfänger wirkt,
um den Aufprall zu absorbieren. Im Ergebnis wird verhindert, dass
beide hinteren Seitenrahmen und das Halteelement ver formt werden.
Da bei der Reparatur des hinteren Stoßfängers lediglich der Stoßfängerbalken und
die Aufprallabsorptionselemente abgeschraubt zu werden brauchen,
kann der Reparaturprozess ziemlich einfach durchgeführt werden.
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Da
ferner das Halteelement des Stoßfängerstegs
eine größere Steifigkeit
hat als sein Aufprallabsorptionselement, kann verhindert werden,
dass sich das Halteelement selbst verformt. Da gleichzeitig der auf
den hinteren Seitenrahmen wirkende Aufprall auf die gesamte Oberfläche des
Halteelements verteilt wird, kann verhindert werden, dass sich der
hintere Seitenrahmen verformt. Auch wenn daher der Überhangbetrag
des Stoßfängerbalkens
kleiner ausgeführt
ist, kann verhindert werden, dass sich sowohl der Seitenrahmen als
auch das Halteelement verformen. Daher kann der Überhangbetrag des Stoßfängerbalkens
kleiner sein, und die Gestaltungsfreiheit kann verbessert werden.
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Wenn
das Halteelement durch das extrudierte Element gebildet ist, dessen
Querschnittskonfiguration in der axialen Richtung gleichmäßig ist,
können die
Halteelemente kontinuierlich hergestellt werden, so dass die Herstellungseffizienz
der Halteelemente verbessert werden kann. Daher können die
Herstellungskosten des Halteelements reduziert werden.
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Da
hier das Halteelement durch das extrudierte Element gebildet wird,
braucht die Dicke des Halteelements nur an dem Abschnitt groß gemacht werden,
wo eine hohe Belastung einwirkt, so dass das Halteelement insgesamt
leichtgewichtig ausgeführt
werden kann.
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Die
Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines Automobils mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur
für einen
Stoßfängerbalken;
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2 eine
Explosions-Perspektivansicht des erfindungsgemäßen hinteren Stoßfängers;
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3 eine
Explosions-Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Aufprallabsorptionselements;
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4 eine
Schnittansicht entlang Linie 4-4 in 1;
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5 eine
Schnittansicht entlang Linie 5-5 in 1;
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6A und 6B Diagramme
zur Erläuterung
des Bearbeitungsprozesses des erfindungsgemäßen Halteelements;
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7A und 7B Diagramme
zur Erläuterung
der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für einen
Stoßfängerbalken;
und
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8A und 8B Diagramme
zur Erläuterung
des Problems einer herkömmlichen
Befestigungsstruktur eines Stoßfängerbalkens.
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Die
Zeichnungen sind entsprechend der Richtung der Bezugszahlen zu betrachten.
In der Beschreibung bezeichnen "links" und "rechts" die linke und rechte
Richtung, jeweils gesehen vom Fahrer aus, "vorne" bezeichnet die Fahrrichtung des Automobils
und "hinten" bezeichnet die der
Fahrrichtung entgegengesetzte Richtung.
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Automobils, das mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur
für einen
Stoßfängerbalken
ausgestattet ist. Ein Automobil 10 umfasst vordere Seitenrahmen 14, 14,
eine Maschine 15 und einen vorderen Stoßfänger 16 am Frontabschnitt
der Fahrzeugkarosserie 13, der mit Vorderrädern 11 und
Hinterrädern 12 versehen
ist, und umfasst hintere Seitenrahmen 17, 17,
eine hintere Platte 18 und einen hinteren Stoßfänger 19 am
hinteren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 13. In der Figur
ist mit LF ein vorderer Überhangbetrag
bezeichnet und mit LR ein hinterer Überhangbetrag.
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2 ist
eine Explosionsperspektivansicht des erfindungsgemäßen hinteren
Stoßfängers.
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Der
hintere Stoßfänger 19 umfasst
Stoßfängerstege 22,
die an den Endabschnitten 21, 21 der hinteren
Seitenrahmen 17, 17 angebracht sind, einen Stoßfängerbalken 23,
der an den Stoßfängerstegen 22, 22 angebracht
ist, sowie eine Stoßfängerabdeckung 24,
die den Stoßfängerbalken 23 abdeckt.
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Der
Stoßfängersteg 22 ist
eine kombinierte Einheit, gebildet durch ein Halteelement 25,
das an dem Endabschnitt 21 des hinteren Seitenrahmens 17 angebracht
ist, und ein Aufprallabsorptionselement 26, das mit dem
Halteelement 25 zu kombinieren ist.
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Genauer
gesagt, umfasst das Halteelement 25 einen Rahmenschweißabschnitt 31,
der an den hinteren Seitenrahmen 17 anzuschweißen ist,
und einen Bolzenaufnahmeabschnitt 32, der an dem Mittelabschnitt
des Rahmenschweißabschnitts 31 ausgebildet
ist, ein Befestigungsstück 33,
das an dem Bolzenaufnahmeabschnitt 32 anzuschweißen ist,
Bolzen 34, 34, die an das Befestigungsstück 33 anzuschweißen sind,
sowie Bolzendurchgangslöcher 35, 35,
die an dem Bolzenaufnahmeabschnitt 32 ausgebildet sind,
um die Bolzen 34, 34 einzusetzen. Das Halteelement
ist aus einem Material wie etwa Aluminium hergestellt (nachfolgend
umfasst der Begriff Aluminium sowohl Aluminiumlegierung als auch
Aluminium). Bezugszahlen 36 --(nachfolgend "---" bezeichnen mehrere
Elemente) bezeichnen Muttern.
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3 ist
eine Explosionsperspektivansicht des erfindungsgemäßen Aufprallabsorptionselements.
Das Aufprallabsorptionselement 26 ist ein kastenförmiges Element
aus Aluminium, welches derart hergestellt ist, dass Biegeabschnitte 44 ---, 45 ---
von Seitenplatten 42, 43 in die rechten und linken Seiten
eines Kanals 41 eingesetzt werden und dann der Kanal und
die Seitenplatten durch den Schweißprozess miteinander integriert
werden.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang Linie 4-4 in 1. Das Befestigungsverfahren
des Stoßfängerbalkens 23 wird
anhand dieser Figur erläutert. Der
Stoßfängerbalken 23 wird
an dem Aufprallabsorptionselement 26 mittels einer Kehlschweißnaht W
befestigt, um ein somit befestigtes, kombiniertes Element zu bilden.
Dann wird das kombinierte Element an das Halteelement 25 angelegt,
und die Muttern 36, 36 werden auf die Bolzen 34, 34 aufgeschraubt,
um diese zu verschrauben. In diesem Fall dienen die Durchgangslöcher 48 ---
dazu, die Muttern 36, 36 und nicht gezeigte Mutterndreher
einzusetzen.
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5 ist
eine Schnittansicht entlang Linie 5-5 in 1. Die Querschnittskonfiguration
des Halteelements 25 wird im Detail anhand dieser Figur
erläutert.
Man nehme an, dass die Dicke des Bolzenaufnahmeabschnitts 32 am
Mittelabschnitt t1 beträgt und
die Dicke der Rahmenschweißabschnitte 31 an beiden
Seiten des Halteelements t2 beträgt,
dann ist die Dicke t1 am Mittelabschnitt etwa dreimal so groß wie die
Dicke t2 an beiden Seiten. Das heißt, wenn der Aufprall auf das
Halteelement 25 einwirkt, wird eine große Belastung auf den Mittelabschnitt
ausgeübt,
jedoch eine kleine Belastung auf dessen beide Seiten ausgeübt. Daher
ist die Dicke des Halteelements an dem Mittelabschnitt groß ausgeführt, jedoch
klein an beiden Seiten. Im Ergebnis hat das Halteelement eine hohe
Stabilität
und ist leicht. Da ferner die beiden Seiten dünn gemacht werden können, können die
Schweißeigenschaften
der Punktschweißung
verbessert werden.
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Die 6a und 6B sind
Diagramme zur Erläuterung
des Bearbeitungsprozesses des erfindungsgemäßen Halteelements.
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Wie
in 6A gezeigt, wird zuerst ein Aluminiumbarren 61 in
einen Behälter 62 eingesetzt
und mit einem Stößel 63 durch
Formstücke 65 herausgedrückt, wodurch
der Barren zu einem extrudierten Element 66 des Halteelements
umgeformt wird.
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Dann
wird, wie in 6B gezeigt, das extrudierte
Element 66 mittels eines, Schneidwerkzeugs 67 in
gleich bzw. konstant große
Elemente 68 geschnitten, die jeweils eine vorbestimmte
Länge haben.
Das konstant große
Element 68 wird mittels eines Bohrers 69 mit Bolzendurchgangslöchern 35, 35 versehen,
um hierdurch das Halteelement 25 fertigzustellen.
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Da
auf diese Weise das Halteelement 25 durch das extrudierte
Element 66 gebildet wird, dessen Querschnittskonfiguration
in seiner axialen Richtung gleichmäßig ist, können die Halteelemente 25 kontinuierlich
hergestellt werden, so dass die Herstellungseffizienz der Halteelemente 25 verbessert werden
kann.
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Die 7A und 7B sind
Diagramme zur Erläuterung
der Wirkung der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur
für einen
Stoßfängerbalken. 7A ist
ein Schnitt durch den hinteren Stoßfänger und 7B zeigt
schematisch den Fall, dass auf den hinteren Stoßfänger von 7A ein
Stoß einwirkt.
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Da
das Halteelement 25 gemäß 7A, dessen
Steifigkeit höher
ist als die des Aufprallabsorptionselements 26, an dem
Endabschnitt 21 des hinteren Seitenrahmens 17 angebracht
ist, wird nicht nur verhindert, dass sich das Aufprallabsorptionselement 25 selbst
verformt, sondern es wird auch der auf den hinteren Seitenrahmen 17 wirkende
Aufprall durch die gesamte Oberfläche des Halteelements 25 verteilt.
Auch wenn daher der Überhangbetrag
LR des hinteren Stoßfängerbalkens 23 klein
ist, wird daher verhindert, dass sich der hintere Seitenrahmen 17 und
die Halteelemente 25 des Stoßfängerstegs 22 verformen.
Daher kann der Überhangbetrag
LR klein gemacht werden, und ferner kann die Gestaltungsfreiheit
verbessert werden.
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Da
ferner die Bolzen 34, 34 an das Halteelement 25 angeschweißt sind
und die Durchgangslöcher 48 an
dem Stoßfängerbalken 23 ausgebildet sind,
können
die Muttern 36, 36 durch die Durchgangslöcher 48, 48 eingesetzt.
werden, so dass die Muttern 36, 36 angeschraubt
werden können.
Daher kann der Stoßfängerbalken 23 leicht
befestigt und entfernt werden.
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Wenn
gemäß 7B die
Aufprallkraft FV (wenn beispielsweise das Automobil mit einer Geschwindigkeit
von etwa 8 km/h kollidiert) auf den Stoßfängerbalken 23 einwirkt,
wird das Aufprallabsorptionselement 26 verformt, um den
Aufprall zu absorbieren. Gleichzeitig wird der Stoßfängerbalken 23 teilweise
verformt, um den Aufprall zu absorbieren. Da jedoch das Halteelement 25 eine
größere Steifigkeit
als das Aufprallabsorptionselement 26 hat, wird verhindert,
dass das Halteelement durch die Aufprallkraft FV verformt wird.
Da bei der Reparatur des hinteren Stoßfängers 19 nur der Stoßfängerbalken 23 und
die Aufprallabsorptionselemente 26 ausgetauscht werden
brauchen, kann der Reparaturvorgang ziemlich einfach durchgeführt werden.
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Da
ferner das Aufprallabsorptionselement 26 durch ein Platten-
bzw. Blechelement geformt ist, ist dessen Konfiguration ziemlich
einfach, und die Anzahl seiner Teile ist gering, so dass die Herstellungskosten
des Aufprallabsorptionselements reduziert werden können und
der Stoßfänger leicht
ausgeführt werden
kann.
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Die
Befestigungsstruktur für
einen Stoßfängerbalken
der erfindungsgemäßen Ausführung ist auch
im vorderen Stoßfänger anwendbar.