DE10130907A1 - Stoßfängereinheit für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Um eine Stoßfängereinheit für ein Kraftfahrzeug mit DOLLAR A - einem sich über nahezu die gesamte Kraftfahrzeugbreite erstreckenden Stoßfängerquerträger, DOLLAR A - einem an der Vorderseite des Stoßfängerquerträgers befestigten Stoßfängerinnenteil, DOLLAR A - einer die Stoßfängereinheit vorn abschließenden Stoßfängerverkleidung sowie DOLLAR A - einem zwischen dem Stoßfängerinnenteil und der Stoßfängerverkleidung angeordneten Stoßfängerschaumteil zu schaffen, welche die konstruktive Freizügigkeit bei der Gestaltung der Stoßfängereinheit deutlich vergrößert und dabei den Anforderungen an den Fußgängerschutz gerecht wird, wird vorgeschlagen, dass für einen Fußgängeraufprall zusätzlich vor dem Stoßfängerschaumteil eine Trägerstruktur vorgesehen ist, die im Aufprallbereich an der Stoßfängervorderkante die Stoßfängereinheit versteift.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Stoßfängereinheit für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Aus der DE 36 39 195 A1 ist eine Stoßfängereinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt. An einem sich nahezu über die gesamte Kraftfahrzeugbreite erstreckenden Stoßfängerquerträger ist ein Stoßfängerinnenteil befestigt. Das Stoßfängerinnenteil nimmt ein Stoßfängerschaumteil auf, das nach vorn durch eine Stoßfängerverkleidung abgedeckt wird.
• Derartige Stoßfängereinheiten sind in der Regel so ausgelegt, dass sie bei einem Fußgängeraufprall relativ elastisch wirken, um den Fußgänger so wenig wie möglich zu schädigen. Gleichermaßen müssen Stoßfängereinheiten so ausgelegt werden, dass beispielsweise bei einem Frontalaufprall, Aufprallenergie durch plastische Verformung aufgenommen werden kann.
• Um Belastungen auf Ober- und Unterschenkel beim Fußgängeraufprall zu reduzieren, können die Stoßfängerschaumteile größer dimensioniert werden, was die Bautiefe der Stoßfängereinheit erhöht. Eine Vergrößerung der Stoßfängereinheit kann aus optischen Gründen und aufgrund des begrenzten Bauraums im Vorbau eines Kraftfahrzeugs nicht immer durchgeführt werden.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stoßfängereinheit zu entwickeln, die die konstruktive Freizügigkeit bei der Gestaltung der Stoßfängereinheit deutlich vergrößert und dabei den Anforderungen an den Fußgängerschutz gerecht wird.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Die zusätzlich vorgesehene Trägerstruktur wird derart auf die Stoßfängerschaumteile abgestimmt, dass vom Schaumsystem und der Trägerstruktur beim Beinaufprall von Beginn des Auftreffens des Beins auf die Stoßfängereinheit an mehr Energie aufgenommen werden kann, ohne dabei die Belastungswerte für den Fußgänger zu überschreiten. In der ersten Aufprallphase bei einem Beinaufprall ist der Schaumkörper noch zu weich, um ausreichend Energie aufzunehmen. Die Trägerstruktur übernimmt in dieser Phase die Energieaufnahme, so dass ein deutlich schnellerer Kraftanstieg auf die gewünschten Werte und somit eine höhere spezifische Energieaufnahme zu verzeichnen ist. Im weiteren Deformationsverlauf nimmt der Anteil des Schaums an der Energieaufnahme stetig zu. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung steigt demnach die Effizienz an Energieaufnahme über den zur Verfügung stehenden Deformationsweg, was einen geringeren Bauraumbedarf zur Folge hat.
• Die zusätzliche Trägerstruktur ist so ausgelegt, dass sie im gleichen Maß wie der Schaum steifer wird, weicher wird und damit ihr Anteil an der Energieaufnahme wie gewünscht sinkt. Ab einer bestimmten Verformung knickt die Trägerstruktur ein, wobei damit das Kraftniveau bzw. die Energieaufnahme absinkt. Schaum und Trägerstruktur ermöglichen daher in Summe ein nahezu konstantes, auf den Fußgänger einwirkendes Kraftniveau während der Verzögerung des aufprallenden Fußgängers und damit eine Herabsetzung der Belastungswerte des Fußgängers.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit einen deutlich schnelleren Kraftanstieg bei einer höheren spezifischen Energieaufnahme im Fall einer Fußgängerkollision.
• Um für nahezu jede Aufprallposition eines Fußgängers auf den Frontbereich eines Fahrzeugs die vorteilhafte Wirkung der Trägerstruktur zu erreichen, erstreckt sich die Trägerstruktur über die gesamte Kraftfahrzugbreite. Dabei kann sich die Trägerstruktur als ein Teil über die Kraftfahrzeugbreite erstrecken, aber auch aus in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordneten Einzelteilen zusammengesetzt sein.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der Trägerstruktur sind zwei etwa parallel zueinander verlaufende Versteifungsträger vorgesehen, die an der Innenseite der Stoßfängerverkleidung - und damit weit vorn in der Stoßfängereinheit - anliegen. Damit kann eine gleichmäßige Verteilung der Steifigkeit über die Höhe der Stoßfängereinheit erreicht werden. Zudem wird das Schaumteil durch die Versteifungsträger abgestützt und stabilisiert.
• Jeder Versteifungsträger kann dazu über seine Länge einen konstanten Querschnitt aufweisen. Bei einem im Vergleich zu den übrigen Bestandteilen der Stoßfängereinheit kleinen Querschnitt können die Versteifungsträger um lokale Steifigkeitsänderungen in der Stoßfängereinheit, wie beispielsweise um Kühlluftöffnungen oder Öffnungen für Nebelscheinwerfer, herum geführt werden.
• Bei einer einteiligen Ausbildung von Stoßfängerverkleidung und Versteifungsträgern wird nur ein Spritzwerkzeug für beide Teile benötigt, so dass die Herstellungskosten gesenkt werden können.
• Bei entsprechender Ausgestaltung des Stoßfängerinnenteils können die Versteifungsträger auch einteilig mit dem Stoßfängerinnenteil ausgeführt sein.
• Werden die Versteifungsträger so angeordnet, dass sie den Stoßfängerschaum verschiebesicher führen, werden keine zusätzlichen Befestigungsmittel für den Schaum benötigt. Das hat unter anderem den Vorteil, dass der Schaum einfach in die Stoßfängereinheit zu montieren ist. Zudem kann der Schaumkörper durch die verschiebesichere Führung bei einem Fußgängeraufprall nicht innerhalb der Stoßfängereinheit ausweichen, so dass er seine optimale Wirkung entfalten kann.
• Die Steifigkeit der Trägerstruktur kann durch die folgenden Faktoren individuell auf die fahrzeug- und stoßfängerspezifisch erforderliche Kraft-Weg-Kennung abgestimmt werden:
  
• - entsprechende Auswahl der Art des Materials, der Materialdicke und der Materialgeometrie
• - Auswahl der Position, Größe und Anzahl der Trägerteile: Die Dimensionierung kann variiert werden, um global über die Fahrzeugbreite die Steifigkeit zu erhöhen oder auch lokal verändert werden, um lokale Steifigkeitsänderungen des Stoßfängersystems auszugleichen (z. B. durch Integration von Nebelscheinwerfern oder geometrische Änderungen der Stoßfängeraußenkontur). Die Trägerteile sind umso effektiver je weiter vorn sie an der Stoßfängerverkleidung befestigt sind. Die z-Position der Trägerteile kann ebenso wie die Anzahl der Trägerteile variiert werden.
• - Integration der Trägerstruktur in Stoßfängerverkleidung oder Stoßfängerinnenteil (einteilige Ausführung)
• - Bei mehrteiliger Ausführung von Trägerstruktur und Stoßfängerverkleidung oder Stoßfängerinnenteil kann die Verbindung geschweißt, geklebt, genietet, geschraubt, geclipst sein bzw. mehrere dieser Verbindungstechniken miteinander kombiniert sein.
• - Abstimmung der Trägerteile auf unterschiedliche fahrzeugspezifische Stoßfänger- und Schaumkonturen und Schaumsteifigkeiten.
• Weitere Vorteile und eine Ausgestaltungsform der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:
• Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Stoßfängereinheit,
• Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß Linie II-II in Fig. 1,
• Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Stoßfängerverkleidung in einer schematischen Schnittdarstellung,
• Fig. 4 eine Ansicht einer Stoßfängerverkleidung von hinten,
• Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Stoßfängerverkleidung in einer schematischen Schnittdarstellung sowie
• Fig. 6 eine vierte Ausführungsform der Stoßfängerverkleidung in einer schematischen Schnittdarstellung
• Die in Fig. 1 dargestellte Stoßfängereinheit 1 umfasst eine vordere Stoßfängerverkleidung 2 sowie - dahinter angeordnet - eine versteifende Trägerstruktur 3, ein Stoßfängerschaumteil 4, ein Stoßfängerinnenteil 5 sowie einen Querträger 6.
• Die Stoßfängerverkleidung 2 ist ein einteiliges Spritzgussteil aus schlagzähem Kunststoff mit einem sich quer über die Kraftfahrzeugbreite erstreckenden Mittelteil 7 und seitlich an das Mittelteil 7 angeformten, in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Seitenteilen 8 und 9. In das Mittelteil 7 ist eine Kühlluftöffnung 10 eingebracht. Unter der Kühlluftöffnung 10 befindet sich eine Platte 11 für die Anbringung eines Kraftfahrzeugkennzeichens.
• Die an der Innenseite 12 der Stoßfängerverkleidung 2 anliegende Trägerstruktur 3 umfasst zwei Versteifungsträger 13 und 14, die sich über die gesamte Innenseite 12 erstrecken und etwa parallel zueinander verlaufen. Die Versteifungsträger 13 und 14 weisen in diesem Ausführungsbeispiel über ihre gesamte Erstreckung einen konstanten Querschnitt auf. Der Querschnitt der Versteifungsträger 13 und 14 kann in Abhängigkeit von lokalen Steifigkeitsänderungen in der Stoßfängerverkleidung 2 über seine Länge auch veränderlich ausgebildet sein.
• Zwischen dem Stoßfängerinnenteil 5 und der Stoßfängerverkleidung 2 ist das Stoßfängerschaumteil 4 angeordnet, das sich über die Kraftfahrzeugbreite erstreckt und einen etwa T-förmigen Querschnitt aufweist. Im Zusammenwirken mit den Versteifungsträgern 13 und 14 nimmt das Stoßfängerschaumteil 4 immer mehr Energie auf, je weiter der Schaum eingedrückt wird. In einer ersten Aufprallphase, wenn der Schaum noch nicht ausreichend komprimiert wurde, wird diese Energieaufnahme durch die Versteifungsträger 13 und 14 gewährleistet. Gleichzeitig dienen die zwei Versteifungsträger 13, 14 als Führung für das Stoßfängerschaumteil 4, so dass die Montage vereinfacht ist und bei einem Fußgängeraufprall das Ausweichen des Schaums verhindert wird.
• Das hinter dem Stoßfängerschaumteil 4 angeordnete Stoßfängerinnenteil 5 umfasst, ähnlich wie die Stoßfängerverkleidung 2 ein Mittelteil 15 sowie quer dazu angeformte Seitenteile 16 und 17, die bis in den Kotflügelbereich reichen. Das Stoßfängerinnenteil 5 ist ebenfalls ein Spritzgussteil, das entsprechend der gewünschten Steifigkeit gestaltet ist. Das Stoßfängerinnenteil 5 ist an seiner Rückseite 18 mit dem Querträger 6 verbunden.
• Der Querträger 6 ist als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet und verbindet nicht dargestellte vordere Längsträgerabschnitte des Kraftfahrzeugvorbaus miteinander. An der oberen Abschlusskante 19 des Querträgers 6 stehen zwei Befestigungswinkel 20 und 21 nach oben ab.
• Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt verdeutlicht die Anordnung der Versteifungsträger 13 und 14 im zusammengesetzten Zustand der Stoßfängereinheit 1. In dieser Ausführungsform sind die Versteifungsträger 13 und 14 in die Stoßfängerverkleidung 2 integriert, so dass Stoßfängerverkleidung 2 und Trägerstruktur 3 einteilig ausgebildet sind. Eine mehrteilige Ausführung der Trägerstruktur 3 und der Stoßfängerverkleidung 2 ist ebenfalls denkbar, wobei die Verbindung zwischen den Versteifungsträgern 13, 14 zu der Stoßfängerverkleidung 2 geschweißt, geklebt, genietet, geschraubt oder geclipst sein kann.
• Das Stoßfängerschaumteil 4 wird zusätzlich durch die Versteifungsträger 13 und 14 in Fahrzeughochrichtung verschiebesicher gehalten.
• In Fig. 3 ist die Stoßfängerverkleidung 2 einzeln in einer Schnittdarstellung dargestellt, wobei die zwei Versteifungsträger 13 und 14 unterschiedliche Querschnitte bzw. Abmaße aufweisen. In Abhängigkeit der erforderlichen Kraft-Weg-Kennung des Stoßfängersystems kann beispielsweise ein Versteifungsträger - in diesem Ausführungsbeispiel der obere Versteifungsträger 13 - massiv mit einer Höhe h und einer Dicke s ausgebildet sein. Die Höhe h und die Dicke s werden je nach gewünschtem Verhalten des Stoßfängersystems größer oder kleiner gewählt. Zudem kann der Querschnitt eines Versteifungsträgers - entsprechend der Darstellung des Versteifungsträgers 14 - als Hohlprofil ausgebildet sein, um die Steifigkeit der Stoßfängerverkleidung 2 zu erhöhen. Der Abstand a zwischen den Versteifungsträgern 13 und 14 kann auf die fahrzeugspezifischen Stoßfänger- und Schaumkonturen abgestimmt werden.
• Wie aus der Ansicht in Fig. 4 hervorgeht, können die Versteifungsträger 13 und 14 eine unterschiedliche Form über die Fahrzeugbreite aufweisen, um lokale Steifigkeitsänderungen des Stoßfängersystems auszugleichen.
• Schließlich zeigen Fig. 5 und Fig. 6 unterschiedliche Befestigungsarten der Versteifungsträger 13 und 14 an der Stoßfängerverkleidung. Während in Fig. 5 die Versteifungsträger einteilig mit der Stoßfängerverkleidung ausgebildet sind, ist in Fig. 6 eine mehrteilige Ausführung von Trägerstrukturen dargestellt. Der obere Versteifungsträger 13 ist auf die Innenkontur der Stoßfängerverkleidung 2 aufgeklebt. Der untere Versteifungsträger 14 ist mittels einer Clipsverbindung 22 und einer Nietverbindung 23 an der Stoßfängerverkleidung befestigt.

Claims (7)

1. Stoßfängereinheit für ein Kraftfahrzeug mit
einem sich über nahezu die gesamte Kraftfahrzeugbreite erstreckenden Stoßfängerquerträger,
einem an der Vorderseite des Stoßfängerquerträgers befestigten Stoßfängerinnenteil,
einer die Stoßfängereinheit vorn abschließenden Stoßfängerverkleidung sowie
einem zwischen dem Stoßfängerinnenteil und der Stoßfängerverkleidung angeordneten Stoßfängerschaumteil,
dadurch gekennzeichnet,
dass für einen Fußgängeraufprall zusätzlich vor dem Stoßfängerschaumteil (4) eine Trägerstruktur (3) vorgesehen ist, die die Stoßfängereinheit (1) im Aufprallbereich versteift.

2. Stoßfängereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (3) sich über nahezu die gesamte Kraftfahrzugbreite erstreckt.

3. Stoßfängereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (3) durch zwei etwa parallel zueinander verlaufende Versteifungsträger (13, 14) gebildet ist.

4. Stoßfängereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Versteifungsträger (13, 14) über seine Länge einen konstanten Querschnitt aufweist.

5. Stoßfängereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsträger (13, 14) einteilig mit der Stoßfängerverkleidung (2) ausgebildet sind.

6. Stoßfängereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsträger (13, 14) einteilig mit dem Stoßfängerinnenteil (5) ausgebildet sind.

7. Stoßfängereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsträger (13, 14) so angeordnet sind, das sie den hinter der Stoßfängerverkleidung (2) angeordneten Stoßfängerschaum (4) verschiebesicher führen.