DE10149748B4

DE10149748B4 - Stoßfängersystem für ein Motorfahrzeug

Info

Publication number: DE10149748B4
Application number: DE10149748A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey A. Plymouth Anderson; Dhafer West Bloomfield Mansoor; Gregory Stanley Sterling Heights Frederick; Shui-Fang Troy Chou
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: DE10149748A1; GB0123883D0; US6412836B1; GB2367789A; GB2367789B

Abstract

Stoßfängersystem für ein Motorfahrzeug, aufweisend:
einen Stoßfängerträger (16; 116) mit kastenartigem Querschnitt, der von einer Stoßwand (20; 120), die eine Mehrzahl von Öffnungen (42) aufweist, einer im Abstand von der Stoßwand (20; 120) dieser gegenüberliegend angeordneten Stützwand (28; 128) und zwei die jeweiligen Enden der Stoßwand (20; 120) und der Stützwand (28; 128) miteinander verbindenden Wänden (22; 122, 24; 124) gebildet wird,
einen Energieabsorber (44), der an der Außenfläche der Stoßwand (20; 120) des Stoßfängerträgers (16; 116) angebracht ist und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (46) aufweist, die sich im Abstand von der Stützwand (28; 128) durch die Öffnungen (42) der Stoßwand (20; 120) hindurch erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft insgesamt einen Stoßfänger für ein Motorfahrzeug, und insbesondere ein Stoßfängersystem für ein Motorfahrzeug.
Es ist bekannt, ein Stoßfängersystem für ein vorderes Ende oder ein hinteres Ende eines Motorfahrzeuges vorzusehen. Für das vordere Ende des Motorfahrzeuges weist das Stoßfängersystem typischerweise einen Stoßfängerträger auf, der sich quer zu einem vorderen Ende eines Paares vorderer Schienen erstreckt und an diesen befestigt ist, welche Schienen sich längs erstrecken und im seitlichen Abstand voneinander angeordnet sind. Das Stoßfängersystem weist auch einen Energieabsorber auf, der sich quer zu dem Stoßfängerträger erstreckt und an diesem befestigt ist. Das Stoßfängersystem kann ein Band aufweisen, das über dem Energieabsorber angeordnet ist und diesen abdeckt.
Es ist auch bekannt, daß das Stoßfängersystem die Karosserie des Motorfahrzeuges bei einem Zusammenstoß mit einem Gegenstand bei geringer Geschwindigkeit durch elastische oder halbplastische Verformung des Energieabsorbers schützt. Es ist ferner bekannt, daß das Stoßfängersystem ein Absorber bei einem Zusammenstoß mit einem Gegenstand bei hoher Geschwindigkeit durch größere plastische Verformung des Stoßfängerträgers ist.
Obwohl das oben genannte Stoßfängersystem gut funktioniert hat, hat es den Nachteil, daß der Stoßfängerträger einen konstanten Querschnitt hat, welcher entweder zu schwach ist, einem Zusammenstoß bei geringer Geschwindigkeit in seiner Mitte zu widerstehen, oder zu stark ist, um Stoßenergie zu absorbieren, bevor die stützenden Fahrzeugschienen unter dem Motorfahrzeug zusammengedrückt werden.

Die EP 0 870 650 A2 beschreibt ein Stoßfängersystem, das einen Stoßfängerträger mit kastenförmigem Querschnitt, der von einer Stoßwand, einer Stützwand und zwei diese verbindenden Wänden gebildet wird, und einen Energieabsorber aufweist, der an der Außenseite der Stoßwand des Stoßfängerträgers angebracht ist.

Aus der DE 199 12 272 A1 ist ein Stoßfängersystem mit einem Stoßfängerträger bekannt, wobei die Stoßwand des Stoßfängerträgers eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist und eine Mehrzahl von Energieabsorbern vorgesehen sind, die sich durch die Öffnungen der Stoßwand hindurch erstrecken und an der der Stoßwand gegenüberliegenden Stützwand abgestützt sind.

Mit der Erfindung wird ein Stoßfängersystem mit einem Stoßfängerträger geschaffen, welcher den Aufprallschutz bei geringer Geschwindigkeit und die Energieabsorption bei hoher Geschwindigkeit an einem Stoßfängersystem eines Motorfahrzeuges besser ausgleicht.

Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Stoßfängersystem nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung weist das Stoßfängersystem einen Energieabsorber und einen Stoßfängerträger auf, der den Energieabsorber und den Fahrzeugaufbau miteinander verbindet und insgesamt eine B-Form hat, um Energie bei einem Zusammenstoß mit einem Gegenstand durch das Stoßdämpfersystem zu absorbieren.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß ein neues Stoßfängersystem für ein Motorfahrzeug geschaffen wird. Ein anderer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Stoßfängersystem einen Stoßfängerträger aufweist, der durch einen Herstellungsprozeß, wie einem Profilwalzprozeß oder einem Extrudierprozeß, mit einem im wesentlichen "B"-förmigen Querschnitt geformt wird, welcher den Aufprall bei geringer Geschwindigkeit und den Aufprall bei hoher Geschwindigkeit des Motorfahrzeuges ausgleicht. Noch ein anderer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Stoßfängersystem einen Energieabsorber aufweist, um den Zusammenstoß mit einem Gegenstand bei hoher Geschwindigkeit zu absorbieren und die Fahrzeugkarosserie bei einem Zusammenstoß mit einem Gegenstand bei geringer Geschwindigkeit zu schützen. Noch ein anderer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Stoßfängersystem einen "B"-förmigen Stoßfängerträger aufweist, um als Stoßinitiator zu dienen, um die Effizienz der Energieabsorption beim Aufprall mit hoher Geschwindigkeit zu verbessern. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die Stoßfängeranordnung einen abgeschrägten "B"-Stoßfänger mit spezieller Geometrie aufweist, um eine gleichmäßige Energieabsorption beim Aufprall mit hoher Geschwindigkeit zu schaffen. Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Stoßfängersystem einen Stoßfängerträger aufweist, der ein sequentielles Zusammendrücken der Innenwände beim Zusammendrücken der oberen/unteren Wände durch teilweise gestützte Schienen des Motorfahrzeuges ermöglicht.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Stoßfängersystems gemäß der Erfindung, das in wirksamer Beziehung mit einem Motorfahrzeug steht;
2 eine perspektivische Ansicht des Stoßfängersystems aus 1;
3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus 1;
4 eine Draufsicht des Stoßfängersystems aus 1;
5 eine perspektivische Teilansicht eines Stoßfängerträgers des Stoßfängersystems aus 1;
6 eine weggebrochene vergrößerte Ansicht des Stoßfängersystems aus 1, die eine erste Stufe eines Aufpralls mit geringer Geschwindigkeit zeigt;
7 eine Ansicht ähnlich 6, die eine zweite Stufe eines Aufpralls mit hoher Geschwindigkeit zeigt;
8 eine Ansicht ähnlich 6, die eine weitere zweite Stufe der Verformung bei einem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit zeigt;
9 ein Last/Position-Diagramm für das Stoßfängersystem aus 1;
10 eine weggebrochene vergrößerte Ansicht des Stoßfängerträgers aus 3 nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
11 eine Ansicht ähnlich 10, die eine Verformungsstufe zeigt.
Mit Bezug auf die Zeichnung und insbesondere 1, wird ein Stoßfängersystem 10 nach einer Ausführungsform der Erfindung an einem Motorfahrzeug 12 gezeigt. Das Stoßfängersystem 10 ist an einem Front- oder vorderen Ende des Motorfahrzeuges 12 angeordnet. Es wird angemerkt, daß das Stoßfängersystem 10 an einem hinteren oder rückwärtigen Ende des Motorfahrzeuges 12 angeordnet sein kann. Es wird auch angemerkt, daß außer dem Stoßfängersystem 10 das Motorfahrzeug 12 konventionell und aus der Technik bekannt ist.
Wie aus den 2 bis 5 ersichtlich, weist das Stoßfängersystem 10 einen Stoßfängerträger auf, der insgesamt mit 16 bezeichnet ist. Der Stoßfängerträger 16 erstreckt sich seitlich zu einem vorderen Ende 17 eines Paares vorderer Schienen 18 und ist daran durch geeignete Mittel, wie Schweißen oder mechanischer Befestigung, befestigt. Der Stoßfängerträger 16 ist ein hohles Teil mit im wesentlichen einer "B"-Querschnittsform. Der Stoßfängerträger 16 weist eine Front- oder Stoßwand 20 auf, die sich im wesentlichen vertikal und seitlich erstreckt. Der Stoßfängerträger 16 weist eine obere oder Deckenwand 22 und eine untere oder Bodenwand 24 auf, die schräg von der Stoßwand 20 verlaufen und sich seitlich erstrecken. Der Stoßfängerträger 16 weist eine gekrümmte oder bogenförmige vordere Eckwand 26 auf, welche die Stoßwand 20 und die obere und untere Wand 22 und 24 miteinander verbindet. Der Stoßfängerträger 16 weist auch eine hintere oder Stützwand 28 auf, die sich insgesamt vertikal und seitlich von der oberen und unteren Wand 22 und 24 erstreckt. Der Stoßfängerträger 16 weist eine gekrümmte oder bogenförmige hintere Eckwand 30 auf, welche die Stützwand 28 und die obere und untere Wand 22 und 24 miteinander verbindet. Es wird angemerkt, daß die Stoßwand 20 eine Höhe hat, die größer als die Stützwand 28 ist. Der Stoßfängerträger 16 weist auch eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei insgesamt horizontale Innenwände 32 auf, die sich seitlich und längs nach vorn zu der Stoßwand 20 hin erstrecken. Der Stoßfängerträger 16 weist eine gekrümmte oder bogenförmige innere Eckwand 34 auf, welche die Innenwände 32 und die Stützwand 28 miteinander verbindet. Der Stoßfängerträger 16 weist eine schräge Zwischenwand 36, die sich seitlich und längs von den Innenwänden 32 nach vorn und zu einer Mitte der Stoßwand 20 hin erstreckt, und eine gekrümmte oder bogenförmige Vorsprungswand 38 auf, welche die Enden der Zwischenwände 36 miteinander verbindet. Die Stoßwand 20 ist aus zwei Abschnitten gebildet, wobei sich jeder Abschnitt von den vorderen Eckwänden 26 erstreckt und vertikal im Abstand voneinander angeordnet ist, um einen Spalt 40 dazwischen zu bilden. Die Vorsprungswand 38 ist an dem oberen und unteren Abschnitt der Stoßwand 20 durch geeignete Mittel, wie Schweißen oder mechanische Befestigung, befestigt, um die Stabilität des Stoßfängerträgers 16 gegen ein "Match box"-Verhalten zu erhöhen. Der obere und der untere Abschnitt der Stoßwand 20 weisen eine Mehrzahl von Öffnungen 42 auf, die sich dahindurch erstrecken und seitlich für eine zu beschreibende Funktion im Abstand voneinander angeordnet sind.
Wie in 3 dargestellt, ist eine obere Wand der Schiene 18 zwischen der oberen Wand 22 und der oberen Innenwand 32 des Stoßfängerträgers 16 angeordnet, und eine untere Wand der Schiene 18 ist zwischen der unteren Wand 24 und der unteren Innenwand 32 des Stoßfängerträgers 16 in symmetrischer Weise angeordnet. Als Ergebnis bewirkt die Steifigkeit der Schiene 18, daß die beiden Innenwände 32 einknicken, bevor die obere und untere Wand 22 und 24 einknicken. Es wird angemerkt, daß dieses überlappende Einknicken eine gleichmäßige Energieabsorptionscharakteristik beim Aufprall mit hoher Geschwindigkeit sicherstellt. Es wird auch angemerkt, daß die Wände 22, 24 und 32 eine Mehrzahl von Öffnungen (nicht gezeigt) aufweisen können, die sich dahindurch erstrecken, um eine gewünschte Drucksteifigkeit des Stoßfängerträgers 16 zu erreichen.
Wie in 5 dargestellt ist, weist der Stoßfängerträger 16 Enden 43 auf, die einen Endformprozeß durch mechanisches Abknicken des Endabschnitts des Stoßfängerträgers 16 durchlaufen können, um die Tiefe der Stoßfängerecke zu verringern. Es wird angemerkt, daß die "B"-Form des Endabschnitts zu insgesamt einer "V"-Form abgeknickt wird.
Der Stoßfängerträger 16 ist aus einem relativ festen Material, wie Metall. Der Stoßfängerträger 16 ist integral, einheitlich und durch Herstellungsprozesse, wie Profilwalzen, welches ein in der Technik bekannter herkömmlicher Prozeß ist, aus einem Stück geformt. Es wird auch angemerkt, daß andere Herstellungsprozesse, wie Extrudieren und Pressen, verwendet werden können, um den Stoßfängerträger 16 zu formen. Es wird auch angemerkt, daß der Stoßfängerträger 16 an einem hinteren Ende (nicht gezeigt) eines Paares hinterer Schienen (nicht gezeigt) des Motorfahrzeuges 12 durch geeignete Mittel, wie Schweißen, angebracht werden kann.
Das Stoßfängersystem 10 weist einen Energieabsorber oder Dämpfer 44 auf. Der Energieabsorber 44 erstreckt sich seitlich zu dem Stoßfängerträger 16 und ist an diesem befestigt. Der Energieabsorber 44 weist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 46 auf, die sich davon nach hinten und durch die Öffnungen 42 in der Stoßwand 20 hindurch erstrecken. Der Energieabsorber 44 ist ein festes Teil, das eine insgesamt trapezoidale Form mit nach hinten sich erstreckenden, hinteren oberen und unteren Lippen 48 und 50 aufweist. Die obere und die untere Lippe 48 und 50 haben eine insgesamt bogenförmige oder gekrümmte Form, um sich über die vorderen Eckwände 26 des Stoßfängerträgers 16 zu erstrecken. Der Energieabsorber 44 ist aus einem relativ verformbaren Material, wie Schaumstoff. Der Stoßfängerträger 16 kann eine horizontale Auslenkung aufweisen, um die Tiefe des verformbaren Materials des Energieabsorbers 44 zu reduzieren. Es wird angemerkt, daß die Öffnungen 42 in der Stoßwand 20 ermöglichen, daß der Energieabsorber 44 eine lokale Durchdringung hat, um ein übermäßiges Verdichten des verformbaren Materials während des Zusammenstoßes mit einem Gegenstand (nicht gezeigt) bei hoher Geschwindigkeit zu vermeiden.
Das Stoßfängersystem 10 weist ferner ein Band 50 auf, das sich seitlich und vertikal erstreckt, um den Energieabsorber 44 abzudecken. Das Band 50 ist an dem Fahrzeugaufbau (nicht gezeigt) durch geeignete Mittel, wie Befestigungsvorrichtungen (nicht gezeigt), befestigt. Das Band 50 ist aus einem relativ festen Material, wie Plastik. Es wird angemerkt, daß das Band 50 konventionell und aus der Technik bekannt ist.
Beim Betrieb hat das Stoßfängersystem 10 eine erste Stufe oder Modus, wie in den 3 und 6 dargestellt ist. Im ersten Modus bei geringen Geschwindigkeiten (d.h. geringer oder gleich etwa 10 Meilen pro Stunde) stößt das Stoßfängersystem 10 gegen einen Gegenstand, wie eine Wand 52. Der Energieabsorber 44 wird verformt und absorbiert die Stoßenergie, ohne den Stoßfängerträger 16 zu verformen. In diesem Falle wird der Energieabsorber 44 längs zusammengedrückt und breitet sich vertikal aus, um die Stoßenergie zu absorbieren, und die geringere Aufprallgeschwindigkeit tendiert nicht dazu, den Stoßfängerträger 16 zu verformen oder zusammenzudrücken.
Mit Bezug auf die 7 und 8 weist das Stoßfängersystem 10 eine zweite Stufe oder Modus auf, wie gezeigt ist. Im zweiten Modus bei hohen Geschwindigkeiten (d.h. größer als etwa 10 Meilen pro Stunde) stößt das Stoßfängersystem 10 gegen einen Gegenstand, wie die Wand 52. Die beiden Innenwände 32 bilden in der ersten Stufe plastische Knickpunkte um die Eckwände 34 herum, um die Wände 32 teilweise infolge ihrer Geometrie und teilweise infolge der teilweisen Abstützung des Fahrzeugaufbaus, wie der Schiene 18, zu verformen. Das verformbare Material des Energieabsorbers 44 wird lokal in dem hohlen Innenraum des Stoßfängerträgers 16 durch die Öffnungen 42 in der Stoßwand 20 hindurch extrudiert. Die obere und die untere Wand 22 und 24 bilden in der zweiten Stufe plastische Knickpunkte um die Eckwände 26 herum, um die obere und die untere Wand 22 und 24 des Stoßfängerträgers 16 zu verformen. Der Stoßfängerträger 16 geht schließlich in seine Verdichtungsstufe durch völlige Verformung aller insgesamt horizontaler Wände 22, 24 und 32 über. Ein Diagramm 54 der Last in Newton (N) über der Position in Millimeter (mm) ist zur statischen Zwangsauslenkung des Stoßfängersystems 10 gezeigt, wie in 9 dargestellt ist.
Mit Bezug auf 10 und 11 ist ein Stoßfängerträger 16 für ein Stoßfängersystem 10 nach einer anderen Ausführungsform 116 der Erfindung gezeigt. Gleiche Teile des Stoßfängerträgers 16 haben gleiche Bezugszeichen, nur um einhundert (100) erhöht. Bei dieser Ausführungsform, die in 10 dargestellt ist, ist der Stoßfängerträger 116 integral, einheitlich und durch einen Herstellungsprozeß, welcher herkömmlich und aus der Technik bekannt ist, aus einem Stück geformt. Der Stoßdämpferträger 116 weist eine feste Stoßwand 120, abgeschrägte obere und untere Wände 122 bzw. 124, und eine Stützwand 128 auf, um einen kastenartigen Querschnitt zu bilden. Der Stoßfängerträger 116 weist auch die Innenwände 132, die sich von der Stützwand 128 erstrecken, und die abgeschrägten Zwischenwände 136 auf, die sich von den Innenwänden 132 zu der Stoßwand 120 erstrecken, um einen geschlossen Querschnitt mit drei Kammern zu formen. Der Betrieb des Stoßfängerträgers 116 ist ähnlich dem Stoßfängerträger 16. Es wird angemerkt, daß die Innenwände 132 Biegungen aufweisen, die an der Verbindungsstelle mit den abgeschrägten Zwischenwänden 136 einander gegenüberliegen, um Knickinitiatoren zu bilden, um zum gleichmäßigen Knicken des Querschnitts unter konstanter Last beizutragen, wie in 11 gezeigt ist.
Dementsprechend weist das Stoßfängersystem 10 einen insgesamt "B"-förmigen Stoßfängerträger 16, 116 auf, um die Effizienz der Energieabsorption des Stoßfängers beim Aufprall mit hoher Geschwindigkeit zu verbessern. Das Stoßfängersystem 10 weist einen Stoßfängerträger 16, 116 auf, der profilgewalzt oder extrudiert ist. Das Stoßfängersystem 10 gleicht den Schutz der Fahrzeugkarosserie bei geringer Geschwindigkeit und die Stoßenergieabsorption bei hoher Geschwindigkeit aus.

Claims

Stoßfängersystem für ein Motorfahrzeug, aufweisend: einen Stoßfängerträger (16; 116) mit kastenartigem Querschnitt, der von einer Stoßwand (20; 120), die eine Mehrzahl von Öffnungen (42) aufweist, einer im Abstand von der Stoßwand (20; 120) dieser gegenüberliegend angeordneten Stützwand (28; 128) und zwei die jeweiligen Enden der Stoßwand (20; 120) und der Stützwand (28; 128) miteinander verbindenden Wänden (22; 122, 24; 124) gebildet wird, einen Energieabsorber (44), der an der Außenfläche der Stoßwand (20; 120) des Stoßfängerträgers (16; 116) angebracht ist und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (46) aufweist, die sich im Abstand von der Stützwand (28; 128) durch die Öffnungen (42) der Stoßwand (20; 120) hindurch erstrecken.
Stoßfängersystem nach Anspruch 1, wobei der Energieabsorber (44) aus einem verformbaren Material ist.
Stoßfängersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Energieabsorber (44) trapezförmig ausgebildet ist.
Stoßfängersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an zwei einander gegenüberliegenden Enden des Energieabsorbers (44) gekrümmte Lippen (48, 50) ausgebildet sind, welche die beiden Enden der Stoßwand (20; 120) umgreifen.
Stoßfängersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stoßfängerträger (16; 116) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
Stoßfängersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Stoßfängerträger (16; 116) zwei von der Mitte der Stützwand (28; 128) zu der Mitte der Stoßwand (20; 120) konvergierend sich erstreckende Wände (32; 132, 36; 136) aufweist.
Stoßfängersystem nach Anspruch 5, wobei die Öffnungen (42) in der Stoßwand (20; 120) zwischen den konvergierend sich erstreckenden Wänden (32; 132, 36; 136) und den diesen jeweils gegenüberliegenden Wänden (22; 122, 24; 124) des Stoßfängerträgers (16; 116) ausgebildet sind.