DE10141922B4

DE10141922B4 - Stoßstangenvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10141922B4
Application number: DE10141922A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Mori; Tsuyoshi Kamiya; Shinichi Haneda; Terutsugu Gotanda; Kazunari Azuchi; Kiyoichi Kita; Kazunobu Nuno
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP2002067842A; JP4529257B2; US20020033610A1; DE10141922A1; US6467831B2

Abstract

Stoßstangenvorrichtung für ein Fahrzeug, mit
einer Stoßstangenverstärkung (1), die sich in Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt und eine Fahrzeugchassisseite (5) hat, die ausgelegt ist, der Fahrzeugkarosserie zugewandt zu sein, wobei die Stoßstangenverstärkung (1) einen Hohlquerschnitt hat und aus einer stranggepressten Aluminiumlegierung oder Stahl geformt ist, wobei ein Nutabschnitt in einer außenseitigen Oberfläche der Stoßstangenverstärkung ausgebildet ist und die Stoßstangenverstärkung (1) zwei Endabschnitte (2) und einen dazwischen angeordneten Zwischenabschnitt (3) hat,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster eingepresster Nutabschnitt (9) in einer innenseitigen Oberfläche der Stoßstangenverstärkung (1) ausgebildet ist, so dass die Querschnittsform der Stoßstangenverstärkung (1) im Bereich des Nutabschnitts (9) in Fahrzeugbreitenrichtung relativ zu einem angrenzenden Abschnitt der Stoßstangenverstärkung (1) verändert ist, wobei der erste Nutabschnitt (9) in einem Zwischenabschnitt (3) der Fahrzeugchassisseite (5) der Stoßstangenverstärkung (1) ausgebildet ist,
der erste Nutabschnitt (9) von einem inneren Ende eines Endabschnitts (2) der Stoßstangenverstärkung (1) zu dem Zwischenabschnitt (3) der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stoßstangenvorrichtung gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1, die zumindest an einem vorderen oder an einem hinteren Ende eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Eine solche gattunngsgemäße Stoßstangenvorrichtung ist aus der DE 198 49 358 A1 bekannt.
Eine weitere herkömmliche Stoßstangenvorrichtung, die einen Stoß auf einen Fahrgast und auf eine Fahrzeugkarosserie bei einer Fahrzeugkollision absorbiert, ist in der JP 05-178144 A beschrieben. Die herkömmliche Stoßstangenvorrichtung ist an Seitenelementen an zwei Seiten in der Nähe entweder eines vorderen oder eines hinteren Endes der Fahrzeugkarosserie angeordnet, und ihre entgegengesetzten Enden sind an den Seitenelementen angebracht. Eine Stoßstangenverstärkung erstreckt sich in der Fahrzeugbreitenrichtung der Fahrzeugkarosserie und hat einen einheitlichen Querschnitt über ihre Spannweite. Ein Absorber und eine Stoßstangenabdeckung sind an einer äußeren Fläche der Stoßstangenverstärkung in einer Richtung übereinander gelegt, in der eine durch die Fahrzeugkollision bewirkte Stoßlast aufgebracht wird.
Die Stoßstangenverstärkung ist als ein Hauptelement der Stoßstangenvorrichtung aus einem hohlen Element ausgebildet, das im Allgemeinen sowohl mit einer äußeren und einer inneren Wand sowie einer oberen und einer unteren Wand als auch mit einer mittleren Wand zwischen der oberen und der unteren Wand aufgebaut ist. Die Stoßstangenverstärkung absorbiert einen Stoß bei einer Fahrzeugkollision durch eine plastische Verformung von jedem Abschnitt wie zum Beispiel ihr mittlerer Abschnitt oder ihre zwei Enden, wodurch eine Beschädigung der Fahrzeugkarosserie verhindert wird.
Eine weitere Stoßstangenverstärkung einschließlich mehrerer wirksamer Mittel zum Verhindern der Beschädigung der Fahrzeugkarosserie bei einer Fahrzeugkollision wurde in der JP 06-211090 A vorgeschlagen. Die Stoßstangenverstärkung hat auch hier einen einheitlichen Querschnitt über ihre Spannweite, aber sie hat Anbringungen an den Seitenelementen, die durch daran vorgesehene Löcher geschwächt sind.
Aus der EP 0 870 649 A2 ist eine Stoßstangenverstärkung bekannt, die durch Einrollen der Flanken eines Stahlbands zwei parallele Hohlprofile ausgebildet hat, die zwischen sich eine der Fahrzeugkarosserie zugewandte Nut begrenzen.
Eine Stoßstangenverstärkung mit einheitlichem Querschnitt ist für eine Stoßstangenvorrichtung ungeeignet, die in einer komplexen Krümmung der Fahrzeugkarosserie anzupassen ist. Mit dieser Stoßstangenverstärkung kann demnach kein ausreichender Raum für den Absorber frei bleiben, der zwischen der Stoßstangenverstärkung und der Stoßstangenabdeckung angeordnet ist.
Folglich kann die herkömmliche Stoßstangenvorrichtung den Stoß der Fahrzeugkollision nicht allein einen dünneren Absorber und durch die Stoßstangenverstärkung absorbieren, und die Stoßstangenvorrichtung muss zusätzliche Elemente zum Verstärken der Seitenelemente haben. Daher wird die Anzahl der Elemente der Stoßstangenvorrichtung erhöht, und der Aufbau der Fahrzeugkarosserie einschließlich der Seitenelemente und der zusätzlichen Elemente wird kompliziert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Absorption des Kollisionsstoßes der Stoßstangenvorrichtung zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit einer Stoßstangenvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Stoßstangenvorrichtung ein oder mehrere Seitenelemente auf, die zwischen der Stoßstangenverstärkung und der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung hat die Stoßstangenverstärkung ein oder mehrere hohle Elemente, die eine zweite obere Wand und eine zweite untere Wand haben, die mit der ersten oberen Wand bzw. der ersten unteren Wand der Stoßstangenverstärkung verschweißt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat ein Verstärkungselement eine mittlere Wand, die zwischen der zweiten oberen Wand und der zweiten unteren Wand angeordnet ist, und eine zweite äußere Wand ist so vorgesehen, dass sie der inneren Wand der Stoßstangenverstärkung zugewandt ist und mit dieser in Kontakt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat die innere Wand an dem mittleren Abschnitt eine Vertiefung, deren Querschnitt U-förmig ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat die erste äußere Wand an jedem Endabschnitt eine zweite Vertiefung, deren Querschnitt U-förmig ist.
Die vorliegende Erfindung mit einem derartigen Aufbau hat die folgenden Vorteile: die Stoßstangenvorrichtung gemäß dieser Erfindung hat die Stoßstangenverstärkung. Ihre Dicke in der Fahrzeuglängsrichtung ist an beiden Enden größer als an ihrem mittleren Abschnitt. Zusätzlich wird die innere Wand des mittleren Abschnitts durch den Nutabschnitt versteift. Der Nutabschnitt ist zu der äußeren Wand allmählich ausgehöhlt. Daher kann die Stoßstangenvorrichtung eine ausreichende Aufnahmefähigkeit erzielen, um einer Stoßlast einen Widerstand entgegenzusetzen, wodurch eine Aufnahmefähigkeit zum Absorbieren der durch die Fahrzeugkollision erzeugten Energie erhöht ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden in der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
1 eine Draufsicht eines rechten Seitenabschnitts einer Stoßstangenverstärkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittansicht der Stoßstangenverstärkung entlang einer Linie II-II in der 1 zeigt;
3 eine Querschnittansicht der Stoßstangenverstärkung entlang einer Linie III-III in der 1 zeigt;
4 eine Querschnittansicht der Stoßstangenverstärkung entlang einer Linier IV-IV in der 1 zeigt;
5 eine Querschnittansicht der Stoßstangenverstärkung entlang einer Linier V-V in der 1 zeigt; und
6 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Stoßlast und einer Verformung der Stoßstangenverstärkung zeigt.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Stoßstangenvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Stoßstangenverstärkung gezeigt, die einen Hauptteil einer Stoßstangenvorrichtung gemäß dieser Erfindung bildet (in der 1 ist nur eine rechte Hälfte der Stoßstangenvorrichtung gezeigt, da eine linke Hälfte symmetrisch zu deren rechten Hälfte ist).
Eine hohle Stoßstangenverstärkung 1 ist durch Extrudieren von Stahl oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Die Stoßstangenverstärkung 1 erstreckt sich in einer Fahrzeugbreitenrichtung und hat entgegengesetzte Endabschnitte 2 und einen Zwischenabschnitt 3 zwischen den Endabschnitten 2. Wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, haben die Endabschnitte 2 eine ebene Fläche 5', die sich entlang einer äußeren Wand 13 eines Verstärkungselements 12 erstreckt, und einen rechteckigen Querschnitt. Die ebene Fläche 5' ist ein Abschnitt einer inneren Wand 5 der Stoßstangenverstärkung 1. Der rechteckige Querschnittbereich ist durch eine der inneren Wand 5 zugewandte äußere Wand 6 und durch eine obere und eine untere Wand 7 bzw. 8 definiert.
Die Breite der ebenen Fläche 5' ist in etwa gleich wie die Breite des Verstärkungselements 12. Die ebene Fläche 5' hat eine daran ausgebildete erste Vertiefung 9. Die erste Vertiefung 9 erstreckt sich von den inneren Enden des Verstärkungselements 12 zu der Mitte der Stoßstangenverstärkung 1 und hat einen U-förmigen Querschnitt. Eine Bodenfläche 10 der ersten Vertiefung 9 ist von der Seite des Verstärkungselements 12 zu dem Zwischenabschnitt 3 hin allmählich vertieft und liegt an der Innenseite der äußeren Wand 6 an.
Demgemäß nähert sich die innere Wand 5 der äußeren Wand 6 an, so dass die Dicke des Zwischenabschnitts 3 in der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie reduziert wird, wenn sie mit dem Abmaß der Endabschnitte 2 in derselben Richtung verglichen wird. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Form des Zwischenabschnitts 3 wird ein ausreichender Raum zwischen einem Kühler (nicht gezeigt) eines Fahrzeugmotors in der Fahrzeugkarosserie und der Stoßstangenverstärkung 1 erhalten. Ein ausreichender Raum wird außerdem in einer hinteren Stoßstange erhalten, falls die vorstehend beschriebene Form auf die Stoßstangenverstärkung der hinteren Stoßstange angewendet wird.
Zusätzlich verformen sich jene gegenüberliegende Wände, die die erste Vertiefung 9 bilden, so dass sie einen Stoß bei der Fahrzeugkollision absorbieren. Die Verformung der gegenüberliegenden Wände gewährleistet dann eine ausreichende Aufnahmefähigkeit der Stoßstangenverstärkung zum Absorbieren einer Stoßlast entsprechend einer Versetzung der Verformung, wodurch die Übertragung der Last auf die Fahrzeugkarosserie bei der Fahrzeugkollision gehemmt wird.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist eine zweite Vertiefung 11 an der äußeren Wand 6 ausgebildet. Die zweite Vertiefung 11 ist zu der Außerseite von dem Endabschnitt 2 hin allmählich vertieft. Die zweite Vertiefung 11 ist dahingehend wirksam, dass sie jeden Endabschnitt 2 krümmt oder abrundet. Das äußere Profil der Stoßstangenverstärkung 1 kann durch Anpassen oder Auswählen der Position und Tiefe der zweiten Vertiefung 11 beliebig bestimmt werden.
Auch wenn an der in den 1 und 2 gezeigten Stoßstangenverstärkung nur eine erste Vertiefung 9 und nur eine zweite Vertiefung 11 ausgebildet sind, kann eine Ausbildung einer Vielzahl erste Vertiefungen 9 und zweite Vertiefungen 11 an der Stoßstangenverstärkung 1 zugelassen werden.
Die erste Vertiefung 9 und die zweite Vertiefung 11 werden durch Pressen der vorderen Wand und der inneren Wand eines hohlen Elementes mittels einer Lehre ausgebildet, die in einer vorbestimmten Form vorbereitet wurde. Bei dem vorstehend erwähnten Pressen des hohlen Elementes wird das Äußere des hohlen Elementes durch ein Formwerkzeug umhüllt, um ein übermäßiges Ausbauchen zu verhindern.
Das Verstärkungselement 12 hat die Form eines extrudierten hohlen Elements, das eine identische oder bessere Rohmaterialfestigkeit als die Stoßstangenverstärkung 1 hat. In der Fahrzeugbreitenrichtung ist die Länge des Verstärkungselements 12 in etwa gleich wie die Längen sowohl der ebenen Fläche 5' als auch des Seitenelements 4 in der Fahrzeugbreitenrichtung. Die Tiefe in der Fahrzeuglängsrichtung wird in Abhängigkeit der Bauart des Fahrzeugs beliebig bestimmt.
Das Verstärkungselement 12 hat die äußere Wand 13, eine innere Wand 14, eine obere Wand und eine untere Wand 15 bzw. 16 sowie eine mittlere Wand 17, wie dies in der 2 gezeigt ist. Ein jeweiliger Erweiterungsabschnitt 15a bzw. 16a der oberen bzw. der unteren Wand 15 bzw. 16 überlappt sich mit der oberen bzw. der unteren Wand 7 bzw. 8, um sie so aneinander zu schweißen. Dadurch sind die obere und die untere Wand 15 bzw. 16 als eine Einheit an der oberen bzw. der unteren Wand 7 bzw. 8 befestigt. Die innere Wand 14 des Verstärkungselements 12 ist so angeordnet, dass sie mit der Endfläche des Seitenelements 4 in Kontakt ist, und sie ist an dem Ende des Seitenelements 4 durch Schrauben befestigt, die durch an der inneren Wand 14 ausgebildete Löcher hindurchtreten. Die Energieabsorptionswirkung der Stoßstangenverstärkung gemäß dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Die gestrichelte Linie zeigt eine Energieabsorption einer herkömmlichen Stoßstangenverstärkung mit einheitlichem Querschnitt über der Fahrzeugbreite.
In einer ersten Phase, in der die Stoßlast aufgebracht wird, absorbieren sowohl die herkömmliche Stoßstangenverstärkung als auch die Stoßstangenverstärkung gemäß dieser Erfindung Energie, die bei dem Stoß bei einer Fahrzeugkollision erzeugt wird, wobei die Stoßstangenverstärkung gemäß dieser Erfindung in gleicher Weise wie die herkömmliche Stoßstangenverstärkung verformt wird. Aber die Stoßstangenverstärkung gemäß dieser Erfindung hat eine derart starke Energieabsorptionswirkung, dass die Stoßstangenverstärkung gemäß dieser Erfindung die große Stoßlast durch ihre Verformung absorbieren kann. In einer nächsten Phase wird das Verstärkungselement plastisch verformt, so dass es eine größere Last aufnimmt, wodurch die Stoßstangenverstärkung gemäß dieser Erfindung die durch den Stoß erzeugte Energie absorbieren kann. Die Absorptionswirkung der herkömmlichen Stoßstangenverstärkung ist verglichen mit der Stoßstangenverstärkung gemäß der vorliegenden Erfindung gering, und die herkömmliche Stoßstangenverstärkung bricht dann und verliert ihre Energieabsorptionswirkung früher als bei der vorliegenden Erfindung.
Wie dies in der 6 offensichtlich gezeigt ist, wird bei der Stoßstangenvorrichtung gemäß dieser Erfindung das Verstärkungselement 12 im Anschluß an die plastische Verformung der Stoßstangenverstärkung 1 plastisch verformt, so dass es möglich ist, die Energieabsorptionswirkung zu verbessern, indem die vorstehend beschriebenen Verformungen kombiniert werden. Zusätzlich liegen die äußere und die innere Wand des Verstärkungselements einander gegenüber, um eine große Last über einen großen Bereich aufzunehmen, der durch die innere Wand des Verstärkungselements und die Enden der Seitenelemente definiert ist. Daher wird die Stoßlast nicht lokal an jedem Abschnitt der Stoßstangenverstärkung und des Verstärkungselements konzentriert, sondern sie wird gleichmäßig von der Stoßstangenverstärkung zu den Verstärkungselementen übertragen, um dadurch ein Verformen der Seitenelemente zu verhindern.

Claims

Stoßstangenvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer Stoßstangenverstärkung (1), die sich in Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt und eine Fahrzeugchassisseite (5) hat, die ausgelegt ist, der Fahrzeugkarosserie zugewandt zu sein, wobei die Stoßstangenverstärkung (1) einen Hohlquerschnitt hat und aus einer stranggepressten Aluminiumlegierung oder Stahl geformt ist, wobei ein Nutabschnitt in einer außenseitigen Oberfläche der Stoßstangenverstärkung ausgebildet ist und die Stoßstangenverstärkung (1) zwei Endabschnitte (2) und einen dazwischen angeordneten Zwischenabschnitt (3) hat, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster eingepresster Nutabschnitt (9) in einer innenseitigen Oberfläche der Stoßstangenverstärkung (1) ausgebildet ist, so dass die Querschnittsform der Stoßstangenverstärkung (1) im Bereich des Nutabschnitts (9) in Fahrzeugbreitenrichtung relativ zu einem angrenzenden Abschnitt der Stoßstangenverstärkung (1) verändert ist, wobei der erste Nutabschnitt (9) in einem Zwischenabschnitt (3) der Fahrzeugchassisseite (5) der Stoßstangenverstärkung (1) ausgebildet ist, der erste Nutabschnitt (9) von einem inneren Ende eines Endabschnitts (2) der Stoßstangenverstärkung (1) zu dem Zwischenabschnitt (3) der Stoßstangenverstärkung allmählich vertieft ist, ein zweiter Nutabschnitt (11) in einer außenseitigen Oberfläche der Stoßstangenverstärkung (1) ausgebildet ist, und der zweite Nutabschnitt (11) in Richtung der Außenseite des Endabschnitts (2) der Stoßstangenverstärkung (1) allmählich vertieft ist.
Stoßstangenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßstangenverstärkung (1) eine erste äußere Wand (6) an ihrer von der Fahrzeugkarosserie entfernten Seite, eine innere Wand (5) an der Fahrzeugkarosserieseite sowie eine erste obere Wand (7) und eine erste untere Wand (8) hat, die die erste äußere Wand (6) mit der inneren Wand (5) verbinden, die beiden Endabschnitte (2) der Stoßstangenverstärkung (1) jeweils mittels eines Verstärkungselements (12) an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind, wobei der an dem Zwischenabschnitt (3) angeordnete erste Nutabschnitt (9) der inneren Wand (5) so ausgehöhlt ist, dass er sich von beiden Endabschnitten (2) zu der ersten äußeren Wand (6) allmählich annähert.
Stoßstangenvorrichtung nach Anspruch 2, die des weiteren ein oder mehrere Seitenelemente (4) aufweist, die zwischen der Stoßstangenverstärkung (1) und der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind.
Stoßstangenvorrichtung Anspruch 2, wobei das Verstärkungselement (12) ein oder mehrere hohle Elemente aufweist, die eine mit der ersten oberen Wand (7) verschweißte zweite obere Wand (15) und eine mit der ersten unteren Wand (8) verschweißte zweite untere Wand (16) haben.
Stoßstangenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Verstärkungselement (12) eine zwischen der zweiten oberen Wand (15) und der zweiten unteren Wand (16) angeordnete mittlere Wand (17) hat, und wobei eine zweite äußere Wand (13) so vorgesehen ist, dass sie der inneren Wand (5) der Stoßstangenverstärkung (1) zugewandt ist und mit dieser in Kontakt ist.
Stoßstangenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Querschnitt des ersten Nutabschnitts (9) U-förmig ist.
Stoßstangenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Querschnitt des zweiten Nutabschnitts (11) U-förmig ist.