DE102007001966A1

DE102007001966A1 - Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007001966A1
Application number: DE102007001966A
Authority: DE
Inventors: Theobald Hock; Viet-Hung Nguyen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-01-13
Filing date: 2007-01-13
Publication date: 2008-07-17

Abstract

Ein Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Stoßfängerquerträger (7), der an einem steifen Rahmen (1) des Kraftfahrzeugs gehalten ist, eine verformbare Stoßfänger-Außenhaut (19) und ein den unteren Bereich der Außenhaut (19) abstützendes Trägerteil (13), das auf wenigstens einem Großteil (15) seiner Länge zwei voneinander vertikal beabstandete Traversen (16, 17) umfasst.

Description

Moderne Stoßfängersysteme für die Frontpartie von Kraftfahrzeugen weisen im Allgemeinen einen in der vertikalen Richtung gegliederten Aufbau auf, mit einer oberen Region, die konstruiert ist, um Zusammenstöße mit entgegenkommenden Fahrzeugen abzufangen, und einer unteren Region, die konstruiert ist, um im Falle des Zusammenstoßes mit einem Fußgänger den Unterschenkel des Fußgängers aufzufangen und dadurch eine Überstreckung des Kniegelenks des Fußgängers zu vermeiden, die bei einem ungeschützten Zusammenprall allein mit der oberen Region des Stoßfängers zu schweren Knieverletzungen führen könnte.
Ein Stoßfängersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus EP 1 072 476 B1 bekannt.
In der Praxis stellt sich heraus, dass das unterhalb des Stoßfänger-Querträgers verlaufende Trägerteil eines solchen Stoßfängersystems, um einen wirksamen Schutz für die Beine des Fußgängers zu bieten, eine beträchtliche Breite aufweisen muss. Daraus resultiert eine großflächig geschlossene Gestaltung der Frontpartie der Karosserie, die dem gesamten Fahrzeug leicht eine aggressive, abweisende Anmutung verleihen kann, die von vielen Verbrauchern abgelehnt wird.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das die oben genannten Einschränkungen der Gestaltung vermeidet und dabei dennoch einen wirksamen Fußgängerschutz bietet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Stoßfänger-Querträger, der an einem steifen Rahmen des Kraftfahrzeugs gehalten ist, einer verformbaren Stoßfängeraußenhaut und einem den unteren Bereich dieser Außenhaut abstützenden Trägerteil das Trägerteil auf wenigstens einem Großteil seiner Länge zwei voneinander vertikal beabstandete Traversen umfasst. Die Gliederung des Trägerteils in die zwei Traversen schafft die Möglichkeit, die Stoßfängeraußenhaut in Höhe des Trägerteils vertikal zu strukturieren und so den unerwünschten abweisenden Eindruck zu vermeiden.
Zur Frischluftversorgung des Motors kann ein an der Außenhaut gebildeter Kühlluftdurchgang auf einen Zwischenraum zwischen den Traversen münden.
Um die Belastung des Knies des Fußgängers bei einem Unfall gering zu halten, ist es zweckmäßig, dass die untere Traverse über die obere in der Fahrzeuglängsrichtung vorspringt, so dass die untere als erste mit dem Bein des Fußgängers zusammenstößt.
Um die Beanspruchung des Knies gering zu halten, ist es auch zweckmäßig, dass die untere Traverse einen höheren Verformungswiderstand aufweist als die obere.
Die obere Traverse wiederum springt zweckmäßigerweise über den Stoßfänger-Querträger in Fahrzeuglängsrichtung vor. Eine daraus resultierende von unten nach oben zurückweichende Kontur der Stoßfängeraußenhaut neigt dazu, bei einem Zusammenstoß die Beine des Fußgängers anzuheben, so dass diese leicht den Bodenkontakt verlieren und in Drehung versetzt werden können. So ist die Gefahr minimiert, dass die Knie beim Aufschlagen des Fußgängers auf eine Haube des Fahrzeugs überstreckt werden.
Die beiden Traversen sind vorzugsweise einstückig miteinander verbunden, insbesondere in Form eines als Spritzformteil aus Kunststoff realisierten Trägerteils.
Um die benötigte Steifigkeit mit geringem Materialaufwand zu realisieren, ist vorzugsweise wenigstens eine der beiden Traversen mit einem U-förmigen, durch Rippen versteiften Querschnitt ausgebildet.
Dabei ist vorzugsweise eine konvexe Seite des U-förmigen Querschnitts einer der Traversen der jeweils anderen Traverse zugewandt.
Um bei geringem Materialaufwand die untere Traverse weniger nachgiebig als die obere zu machen, ist vorzugsweise ein Höhenversatz zwischen einer Verbindung des Trägerteils mit dem steifen Rahmen und einer oberen der beiden Traversen größer als ein Höhenversatz zwischen derselben Verbindung und der unteren Traverse. Der Höhen versatz zwischen der Verbindung und der unteren Traverse kann insbesondere Null sein.
Zur inneren Stabilisierung und insbesondere, um im Falle eines Zusammenstoßes ein Ausweichen der einen oder anderen Traverse in vertikaler Richtung zu verhindern, sind die zwei Traversen vorzugsweise durch wenigstens einen vertikalen Steg verbunden.
Wenigstens ein weiterer vertikaler Steg kann sich durch einen Zwischenraum zwischen der oberen Traverse und dem Stoßfänger-Querträger erstrecken, um zu verhindern, dass bei einem Zusammenstoß die obere Traverse oder das Trägerteil als Ganzes nach oben ausweicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Stoßfängersystems gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der die Außenhaut weggelassen ist, um den inneren Aufbau des Stoßfängersystems zeigen zu können;
2 eine zu 1 analoge Ansicht gemäß einer zweiten, weiterentwickelten Ausgestaltung;
3 einen vertikalen Schnitt durch das Stoßfängersystem der 2 in einer normalen, nicht deformierten Konfiguration; und
4 einen vertikalen Schnitt durch das Stoßfängersystem in einer durch einen Zusammenstoß mit einem Fußgänger deformierten Konfiguration.
1 zeigt in perspektivischer Ansicht den vorderen Bereich von zwei Längsträgern 1, die Bestandteil der steifen Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie sind. Diese Längsträger 1 sind an ihren vorderen Enden in an sich bekannter Weise mit angeschweißten Flanschplatten 2 versehen, an denen die Längsträger 1 verlängernde Crashboxen 3 befestigt sind. Die Crashboxen 3 sind jeweils gebildet durch ein in der hier gezeigten Ausgestaltung vierkantiges Rohrstück 4, dessen Belastbarkeit in Längsrichtung deutlich kleiner ist als die der Längsträger 1 und das an seinen zwei Enden durch Flanschplatten 5, 6 verschlossen ist. Das Rohrstück 4 ist in der Fig. mit ebenen Wänden dargestellt; die Wände können aber auch einen gewellten Verlauf aufweisen, um die Stauchbarkeit der Crashbox 3 zu verbessern. Die hintere Flanschplatte 5 ist mit der abschließenden Flanschplatte 2 des Längsträgers 1 verschraubt; die vordere Flanschplatte 6 dient zur Befestigung eines Stoßfänger-Querträgers 7. Der Stoßfänger-Querträger 7 ist eine belastbare langgestreckte hohle Metallstruktur, die beispielsweise, wie in der Fig. gezeigt, durch ein Profil 8 von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt und einen Blechstreifen 9 gebildet ist, deren freie Längskanten miteinander verschweißt sind. An der Vorderseite des Streifens 9 ist eine stauchbare Struktur, hier in Form eines Körpers 10 aus einem unelastisch stauchbaren Schaumstoffmaterial, angebracht.
Die Flanschplatte 2 des Längsträgers 1 ist nach unten über den Umriss der hinteren Flanschplatte 5 der Crashbox 3 hinaus verlängert und trägt zwei nach hinten abgewinkelte Schenkel 11. Ein sich bogenförmig unterhalb der Crashboxen 3 und des Stoßfänger-Querträgers 7 erstreckendes Trägerteil 13 ist an seinen Enden jeweils mit nach hinten offenen Gabeln versehen, die in der Fig. durch die Schenkel 11 verdeckt sind und einen sich jeweils zwischen den zwei Schenkeln 11 jeder Flanschplatte 2 horizontal erstreckenden Bolzen 12 umgreifen. Das aus Kunststoff einstückig spritzgeformte Trägerteil 13 umfasst zwei von den Gabeln ausgehende, sich horizontal in etwa unterhalb der Crashboxen 3 erstreckende Arme 14 von H-förmigem Querschnitt sowie ein die Arme 14 verbindendes Mittelstück 15, das sich unterhalb des Schaumstoffkörpers 10 parallel zu dem Stoßfänger-Querträger 7 erstreckt. Das Mittelstück 15 ist im wesentlichen gebildet durch eine in Höhe der Arme 14 verlaufende untere Traverse 16 und eine die untere Traverse 16 bogenförmig überwölbende obere Traverse 17, die gemeinsam eine langgezogene Öffnung 18 begrenzen. Eine in 1 nicht dargestellte nachgiebige Außenhaut 19 (siehe 3) wölbt sich über den Stoßfänger-Querträger 7 und das Trägerteil 13, wobei in Höhe der Öffnung 18 auch die Außenhaut 19 durchbrochen ist und einen Trichter mit sich entlang der einander gegenüber liegenden Oberflächen der zwei Traversen 16, 17 erstreckenden Flanken 20 bildet. Durch die Öffnung 18 und eventuell zusätzlich einen Durchgang zwischen der unteren Traverse 16 und einem darunter oder dahinter liegenden Karosserieteil 26 gelangt Frischluft zum Motor.
Die Funktionsweise des Stoßfängersystems von 1 ist im wesentlichen dieselbe wie die einer in 2 gezeigten zweiten Ausgestaltung des Stoßfängersystems und wird an späterer Stelle mit Bezug auf diese zweite Ausgestaltung erläutert.
Die Ausgestaltung der 2 unterscheidet sich von derjenigen der 1 nur in der Gestaltung des Trägerteils 13. Zwischen inneren und äußeren vertikalen Schenkeln 21, 22 der im Querschnitt H-förmigen Arme 14 und der U-förmigen Traversen 16, 17 ist eine Mehrzahl von Versteifungsrippen 23, 24 einteilig ausgeformt, die es ermöglichen, bei gleichbleibender Festigkeit des Trägerteils 13 dessen Wandstärke und Gewicht gegenüber der Ausgestaltung der 1 zu reduzieren. Einige der Versteifungsrippen der oberen Traverse 17, in 2 mit 24 bezeichnet, sind über die Oberkanten der Schenkel 21, 22 hinaus so weit verlängert, dass sie den Stoßfänger-Querträger 7 berühren. Jeweils in Verlängerung dieser Rippen 24 erstrecken sich Stege 25 vertikal durch die Öffnung 18. Die Versteifungsrippen 24 und die Stege 25 verhindern, dass die Traversen 16, 17 einer von vorn einwirkenden Kraft durch Ausweichen nach oben nachgeben, und tragen so ebenfalls dazu bei, dass eine benötigte Steifigkeit des Trägerteils 13 mit geringem Materialaufwand erreicht werden kann.
Die Wirkungsweise des Stoßfängersystems wird deutlich anhand der 3 und 4, die jeweils einen mittigen vertikalen Schnitt durch das Stoßfängersystem der 2 im normalen Zustand bzw. im Falle eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger zeigen. Die beiden Traversen 16, 17 haben zwar gleiche Stärken und zueinander spiegelbildliche U-oder C-förmige Querschnitte, doch ist die über die Arme 14 in gleicher Höhe an den (in 3 und 4 nicht gezeigten) Bolzen 12 abgestützte unte re Traverse 16 durch eine horizontal von vorn einwirkende Kraft schwerer verformbar als die obere Traverse 17, die dieser Kraft durch eine Kippbewegung nach hinten um eine in etwa entlang der unteren Traverse 16 verlaufende Achse nachgeben kann. Der Schaumstoffkörper 10 ist wiederum nachgiebiger als die obere Traverse 17, und da er nur einen unteren Bereich des Stoßfänger-Querträgers 7 überdeckt, ist oberhalb des Schaumstoffkörpers 10 die Außenhaut 19 abermals leichter verformbar. Das Ausmaß, in dem die Außenhaut 19 bei dem Aufprall zurückweicht, nimmt somit von unten nach oben kontinuierlich zu. Die stärkste Kraft wirkt daher auf die Beine des Fußgängers in Höhe der unteren Traverse 16, weit unterhalb der Kniegelenke, die sich bei einem Erwachsenen etwa in Höhe der Oberkante des Schaumstoffkörpers 10 befinden. Dadurch wird vermieden, dass die Unterschenkel des Fußgängers unter Beibehaltung ihrer Orientierung fortgerissen und seine Knie überstreckt werden, wenn der Oberkörper auf die Haube des Fahrzeugs aufprallt. Statt dessen wird durch die vertikale Verteilung der Aufschlagkräfte ein Hinaufgleiten des Fußgängers auf die Haube unterstützt und eine Drehung der Unterschenkel vor dem Aufschlag auf die Haube in Gang gesetzt, was die Belastung der Knie deutlich verringert.

1: Längsträger
2: Flanschplatte
3: Crashbox
4: Rohrstück
5, 6: Flanschplatte
7: Stoßfänger-Querträger
8: Profil
9: Blechstreifen
10: Schaumstoffmaterial
11: Schenkel
12: Bolzen
13: Trägerteil
14: Arm
15: Mittelstück
16, 17: Traverse
18: Öffnung
19: Außenhaut
20: Flanke
21, 22: Schenkel
23, 24: Versteifungsrippe
25: Steg
26: Karosserieteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1072476 B1 [0002]

Claims

Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Stoßfängerquerträger (7), der an einem steifen Rahmen (1) des Kraftfahrzeugs gehalten ist, einer verformbaren Stoßfänger-Außenhaut (19) und einem den unteren Bereich der Außenhaut (19) abstützenden Trägerteil (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (13) auf wenigstens einem Großteil (15) seiner Länge zwei voneinander vertikal beabstandete Traversen (16, 17) umfasst.
Stoßfängersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Außenhaut (19) gebildeter Kühlluftdurchgang auf einen Zwischenraum (18) zwischen den Traversen (16, 17) mündet.
Stoßfängersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Traverse (16) über die obere (17) in Fahrzeuglängsrichtung vorspringt.
Stoßfängersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Traverse (16) einen höheren Verformungswiderstand aufweist als die obere (17).
Stoßfängersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Traverse (17) über den Stoßfängerquerträger (7) in Fahrzeuglängsrichtung vorspringt.
Stoßfängersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Traversen (16, 17) einstückig verbunden sind.
Stoßfängersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Traversen (16, 17) einen U-förmigen, durch Rippen (13, 14) versteiften Querschnitt hat.
Stoßfängersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine konvexe Seite des U-förmigen Querschnitts einer der Traversen (16, 17) der anderen Traverse (17, 16) zugewandt ist.
Stoßfängersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Höhenversatz zwischen einer Verbindung (12) des Trägerteils (13) mit dem steifen Rahmen (1) und einer oberen der beiden Traversen (17) größer ist als ein Höhenversatz zwischen der Verbindung (12) und der unteren Traverse (16).
Stoßfängersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Traversen (16, 17) durch wenigstens einen vertikalen Steg (25) verbunden sind.
Stoßfängersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein vertikaler Steg (24) sich durch einen Zwischenraum zwischen der oberen Traverse (17) und dem Stoßfängerquerträger (7) erstreckt.