DE102009007410A1

DE102009007410A1 - Stoßdämfungseinrichtung an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102009007410A1
Application number: DE200910007410
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Floeck; Wilhelm Riedl; Ulrich Koestler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Stoßdämpfungseinrichtung an einem Fahrzeug, mit einem Tragelement (1), das direkt oder über wenigstens einen Teil (2) mit einem Bauteil des Fahrzeugs verbunden ist und direkt oder über ein Zwischenteil einen Stoßabsorber (3) stützt, der zu einer erwarteten Belastungsrichtung gerichtete, etwa parallele Verstärkungselemente (4) aufweist und von einem Außenteil (5) überdeckt ist. Die Verstärkungselemente sind durch elastisch biegsame Zapfen- bzw. Säulenelemente (4) gebildet, die keinen oder einen geringen Abstand voneinander aufweisen und bei einem lokalen unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes (8, 8') auf das Außenteil (5) seitlich elastisch weg biegen. Dabei kommen benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente (4) aneinander zur Anlage und gleiten bereichsweise zumindest zeitweise aufeinander, wobei benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente (4) aneinander reiben und/oder miteinander verhaken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpfungseinrichtung an einem Fahrzeug, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Eine derartige Stoßdämpfungseinrichtung ist in der DE 196 41 944 A1 beispielsweise im vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und weist zur Energieabsorption bei einem unfallbedingten Aufprall auf eine vordere Stoßstange ein hinter der Stoßstange angeordnetes, Energie absorbierendes Element auf. Das Energie absorbierende Element enthält in Belastungsrichtung orientierte Unterstützungselemente, beispielsweise massive Stäbe, dünne Rohre, Lamellen, Kreuze, Y-, X-, T-, L-, U-, Z-Profile oder dergleichen, die an einem Träger fixiert und mit einem Partikelschaum vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren hinterschäumt sind. Werden in den Partikelschaum längere und kürzere Unterstützungselemente eingebettet, wird bei einer unfallbedingten Druckbelastung des Energie absorbierenden Elements stufenweise ein Einknicken der Unterstützungselemente erreicht, wodurch eine günstige Kraft-Weg-Kennlinie des Energie absorbierenden Elements realisiert sein soll. Eine Regeneration des Energie absorbierenden Elements nach dem Einknicken zumindest einiger Unterstützungselemente ist nicht möglich. Nach einem unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes auf die Stoßstange, bei dem Unterstützungselemente einknicken, ist zumindest das Energie absorbierende Element zu erneuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stoßdämpfungseinrichtung an einem Fahrzeug mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die zumindest bei einer lokalen, kleineren Belastung eine Regeneration der Stoßdämpfungseinrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung an einem Fahrzeug weist ein Tragelement auf, das direkt oder über wenigstens ein Teil mit einem Bauteil des Fahrzeugs verbunden ist und direkt oder über ein Zwischenteil einen Stoßabsorber stützt, der zu einer erwarteten Belastungsrichtung gerichtete, etwa parallele Verstärkungselemente aufweist und von einem Außenteil überdeckt ist. Die Verstärkungselemente sind durch elastisch biegsame Zapfen- bzw. Säulenelemente gebildet, die keinen oder einen geringen Abstand voneinander aufweisen. Bei einem lokalen unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes auf das Außenteil können zumindest einige Zapfen- bzw. Säulenelemente seitlich elastisch weg biegen, die sich nach der Belastung durch ihre Eigenelastizität wieder in ihre Ausgangslage zurück stellen können. Bei dem elastischen Wegbiegen können benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente aneinander zur Anlage kommen und bereichsweise zumindest zeitweise aufeinander gleiten. Dabei können benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente in einer von der Form der Zapfen- bzw. Säulenelemente abhängigen Weise aneinander reiben und/oder miteinander verhaken wodurch entsprechende Kräfte zwischen den Zapfen- bzw. Säulenelementen wirken, die dem unfallbedingten Aufprall und einer damit verbundenen Verformung von Bauteilen entgegen wirken. Vorzugsweise ist das Außenteil im Wesentlichen aus einem bei kleineren unfallbedingten Verformungen regenerierbaren Kunststoff gefertigt. Ein mit der erfindungsgemäßen Stoßdämpfungseinrichtung versehenes Fahrzeug kann zumindest bei kleineren Auffahrunfällen oder Parkrangierunfällen beschädigungsfrei bleiben oder lediglich geringe Schäden aufweisen, die einen Austausch der Zapfen- bzw. Säulenelemente oder eines mit den Zapfen- bzw. Säulenelementen zu einem gemeinsamen Bauteil vereinigten Bauelements nicht erfordern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 einen vereinfachten vertikalen Längsschnitt durch die Stoßdämpfungseinrichtung an einem Fahrzeug,
2 eine vereinfachte Draufsicht auf die nicht belasteten Zapfen- bzw. Säulenelemente des Stoßabsorbers der Stoßdämpfungseinrichtung,
3 eine 2 entsprechende Ansicht bei durch einen Gegenstand lokal belasteten und durch die Belastung bereichsweise elastisch zu den Seiten gebogenen Zapfen- bzw. Säulenelementen und
4 eine vereinfachte Draufsicht auf einen flächig an die Zapfen- bzw. Säulenelemente der Stoßdämpfungseinrichtung angedrückten Gegenstand, der kein wesentliches Verbiegen der Zapfen- bzw. Säulenelemente bewirkt.
Die in 1 in einem vereinfachten vertikalen Fahrzeuglängsschnitt durch eine vorne an einem Kraftfahrzeug angeordnete Stoßdämpfungseinrichtung, die unter anderem auch einen Fußgängerschutz realisiert. Die Stoßdämpfungseinrichtung weist ein Tragelement 1 auf, das mit einem Deformationselement 2 verbunden ist, das an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Das Deformationselement 2 ist bei einer vorgegebenen unfallbedingten Belastung elastisch und/oder plastisch verformbar. Auch das Tragelement 1 ist bei einer vorgegebenen unfallbedingten Belastung elastisch und/oder plastisch verformbar.
Das Tragelement 1 stützt an seinem vorderen Bereich einen Stoßabsorber 3, der zu einer erwarteten Belastungsrichtung gerichtete, etwa parallele, elastisch biegsame Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 aufweist, die von einem Außenteil 5 überdeckt sind. Die Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 weisen keinen oder einen geringen Abstand voneinander auf. Bei einem lokalen unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes auf das Außenteil 5 biegen die von dem Aufprall betroffenen Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 seitlich elastisch weg, wobei benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 aneinander zur Anlage kommen und bereichsweise zumindest zeitweise aufeinander gleiten. Dadurch reiben oder verhaken benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 miteinander. Durch die vorgebbare Form der Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 kann die Reibwirkung und ein eventuelles Verhaken vorgegeben bzw. beeinflusst werden.
Wie 2 zu entnehmen ist, weisen die Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 bei dem Ausführungsbeispiel zumindest bereichsweise jeweils seitlich eine abwechselnd andere Umrissform auf, die maßgebend für die zwischen den Zapfen- bzw. Säulenelementen 4 übertragbare Reibkraft und/oder die zwischen den Zapfen- bzw. Säulenelementen 4 maximal übertragbare Verhakungskraft ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel weisen die verwendeten Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 im Wesentlichen zwei unterschiedliche Formen auf, wobei in allen Längsschnitten durch die Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 jeweils zwischen zwei im Wesentlichen gleich ausgebildeten und angeordneten Zapfen- bzw. Säulenelementen 4 jeweils ein anders ausgebildetes Zapfen- bzw. Säulenelement 4 vorgesehen ist.
In dem beispielsweise in 2 dargestellten Längsschnitt ist erkennbar, dass jedes zweite Zapfen- bzw. Säulenelement 4 einen radial erweiterten Kopfbereich 6 und die jeweils dazwischen befindlichen Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 einen radial erweiterten Mittelbereich 7 aufweisen, die in den Übergangsbereichen mit Rundungen bzw. Abschrägungen versehen sind.
Bei einem lokalen unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes 8, beispielsweise eines Fußgängers 8 im Beinbereich, auf das nur in 1 dargestellte Außenteil 5, bei dem die Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 wie in 3 dargestellt seitlich elastisch weg biegen, kommen zumindest bereichsweise radial erweiterte Kopfbereiche an Bereichen benachbarter Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 und eventuell an radial erweiterten Mittelbereichen 7 der jeweils benachbarten Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 zur Anlage und reiben oder verhaken miteinander, wodurch die betroffenen Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 neben einer seitlichen Stützkraft eine Reibkraft und/oder eine Verhakungskraft übertragen. Diese Kräfte wirken der Belastung durch den Gegenstand 8 elastisch und/oder dämpfend entgegen. Insbesondere durch die elastische Nachgiebigkeit der Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 können Verletzungen beim Aufprall beispielsweise eines Fußgängers 8 vermieden oder zumindest wesentlich vermindert werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die unfallbedingt elastisch zur Seiten gebogenen Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 durch ihre Eigenelastizität nach der unfallbedingten Belastung selbsttätig zumindest etwa in ihre Ausgangslage zurück schwenken, wodurch zumindest nach einem kleineren Aufprall eines Gegenstandes auf die Dämpfungseinrichtung kein Wechsel oder Austausch eines Bauteiles erforderlich ist. Dieses reversible Verhalten der Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 kann dadurch unterstützt werden, dass in der Ausgangslage zwischen den Zapfen- bzw. Säulenelementen 4 und dem Außenteil 5 ein kleiner Spalt gebildet ist, um eine Reibwirkung zwischen den Zapfen- bzw. Säulenelementen 4 und dem Außenteil 5 zu vermeiden oder zu vermindern. Vorzugsweise ist das Außenteil 5 im Wesentlichen aus einem bei kleineren unfallbedingten Verformungen regenerierbaren Kunststoff gefertigt.
Wie anhand von 4 dargestellt, weisen die Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 bei dem Ausführungsbeispiel eine solche Drucksteifigkeit auf, dass die Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 bei einer vorgegebenen, beispielsweise größeren Flächenbelastung durch einen Gegenstand 8' in Längsrichtung der Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 wie in 4 dargestellt nicht oder kaum seitlich weg gebogen werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass bei einer vorgegebenen kleineren unfallbedingten lokalen Belastung des Außenteiles 5 im Wesentlichen zumindest einige Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 seitlich weg gebogen werden und erst bei einer mittleren bis größeren lokalen oder globalen unfallbedingten Belastung des Außenteiles 5 das Tragelement 1 und/oder das zwischen dem Tragelement 1 und der Karosserie des Kraftfahrzeugs vorgesehene Deformationselement 2 zumindest bereichsweise elastisch und/oder plastisch verformt wird oder werden.
Wie in 1 dargestellt ist, sind die Zapfen- bzw. Säulenelemente 4 bei dem Ausführungsbeispiel an ihrem dem Tragelement 1 zugewandten Stirnbereich in einen elastischen oder unelastischen Boden 9 eingebettet und eventuell in einem gegenüber den Zapfen- bzw. Säulenelementen 4 kürzeren Längenbereich von einem elastischen, nicht dargestellten Stützelement umgeben oder in ein elastisches Stützelement einbettet, das ein Rückkehren der unfallbedingt seitlich weg gebogenen Zap fen- bzw. Säulenelemente 4 in die Ausgangslage unterstützt, wenn die unfallbedingte Belastung nicht mehr wirkt.
Die Erfindung kann von dem Ausführungsbeispiel abweichend ausgeführt werden. Das Fahrzeug kann ein beliebiges Fahrzeug, beispielsweise wie bei dem Ausführungsbeispiel ein Kraftfahrzeug sein. Das Tragelement kann direkt oder über wenigstens ein Teil mit einem Bauteil des Fahrzeugs verbunden sein und direkt oder über ein Zwischenteil den Stoßabsorber stützen. Das Zwischenteil kann beispielsweise ein Bauteil einer Sensoreinrichtung beispielsweise mit einem Lichtwellenleiter oder einer anderen Einrichtung aufweisen. Das Außenteil kann die Zapfen in beliebiger Weise überdecken und keinen oder einen Abstand von den Zapfen- bzw. Säulenelementen aufweisen. Beispielsweise kann das Außenteil ein separates Bauteil oder ein mit den Zapfen- bzw. Säulenelementen zu einer Baueinheit vereinigtes Bauteil sein. Die elastisch biegsamen Zapfen- bzw. Säulenelemente können eine einheitliche oder unterschiedliche Form mit einer vorgebbaren Kontur aufweisen. Über eine einheitliche oder unterschiedliche Kontur der Zapfen- bzw. Säulenelemente ist eine Beeinflussung der zwischen benachbarten Zapfen- bzw. Säulenelementen wirkenden Reaktionskräfte möglich, die bei einem Aufprall eines Gegenstandes auf das Außenteil, bei dem eine Krafteinwirkung auf die Zapfen- bzw. Säulenelemente erfolgt, der von außen einwirkenden Kraft entgegen wirken. Die Zapfen- bzw. Säulenelemente können keinen oder einen geringen Abstand voneinander aufweisen und an ihrem dem Tragelement zugewandten Stirnbereich in einen beliebigen elastischen Boden eingebettet oder mit dem elastischen Boden verbunden sein. Ebenso ist es möglich, dass der Boden nicht oder kaum elastisch ausgebildet ist, da die Zapfen- bzw. Säulenelemente bei einer lokalen unfallbedingten Belastung beispielsweise in der Belastungsrichtung durch ihre Eigenelastizität seitlich weg biegen können und dadurch ein zumindest geringes Eindringen des aufprallenden Körpers in die Dämpfungseinrichtung bzw. in die Zapfen- bzw. Säulenelemente ermöglichen. Das unfallbedingte Eindringen des Körpers wird durch die Dämpfungseinrichtung elastisch und/oder dämpfend abgefangen um Verletzungen insbesondere von aufprallenden Personen beispielsweise im Beinbereich zu vermeiden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19641944 A1 [0002]

Claims

Stoßdämpfungseinrichtung an einem Fahrzeug, mit einem Tragelement, das direkt oder über wenigstens ein Teil mit einem Bauteil des Fahrzeugs verbunden ist und direkt oder über ein Zwischenteil einen Stoßabsorber stützt, der zu einer erwarteten Belastungsrichtung gerichtete, etwa parallele Verstärkungselemente aufweist und von einem Außenteil überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente durch elastisch biegsame Zapfen- bzw. Säulenelemente (4) gebildet sind, die keinen oder einen geringen Abstand voneinander aufweisen und bei einem lokalen unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes (8, 8') auf das Außenteil (5) seitlich elastisch weg biegen, wobei benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente (4) aneinander zur Anlage kommen und bereichsweise zumindest zeitweise aufeinander gleiten, wobei benachbarte Zapfen- bzw. Säulenelemente (4) aneinander reiben und/oder miteinander verhaken.
Stoßdämpfungseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch biegsamen Zapfen- bzw. Säulenelemente zumindest bereichsweise jeweils seitlich eine abwechselnd andere Umrissform aufweisen, die maßgebend für die zwischen den Zapfen- bzw. Säulenelementen übertragene Reibkraft und/oder die zwischen den Zapfen- bzw. Säulenelementen maximal übertragbare Verhakungskraft ist.
Stoßdämpfungseinrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen- bzw. Säulenelemente eine gemeinsame Form oder wenigstens zwei unterschiedliche Formen aufweisen.
Stoßdämpfungseinrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Flächenbereich jeweils zwischen zwei im Wesentlichen gleich ausgebildeten und angeordneten Zapfen- bzw. Säulenelementen jeweils ein anders ausgebildetes oder anders angeordnetes Zapfen- bzw. Säulenelement vorgesehen ist.
Stoßdämpfungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Längsschnitt durch die Zapfen- bzw. Säulenelemente zumindest bereichsweise jedes zweite Zapfen- bzw. Säulenelement einen radial erweiterten Kopfbereich und die jeweils dazwischen befindlichen Zapfen- bzw. Säulenelemente einen radial erweiterten Mittelbereich aufweisen.
Stoßdämpfungseinrichtung nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem lokalen unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes auf das Außenteil, bei dem die Zapfen- bzw. Säulenelemente seitlich elastisch weg biegen, zumindest bereichsweise radial erweiterte Kopfbereiche an radial erweiterten Mittelbereichen benachbarter Zapfen- bzw. Säulenelemente zur Anlage kommen und auf diese, oder umgekehrt, neben einer seitlichen Stützkraft eine Reibkraft übertragen und/oder nach einer Biegeverformung zumindest einiger Zapfen- bzw. Säulenelemente Kopfbe reiche mit benachbarten Mittelbereichen jeweils der Zapfen- bzw. Säulenelemente verhaken.
Stoßdämpfungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen- bzw. Säulenelemente eine solche Drucksteifigkeit aufweisen, dass die Zapfen- bzw. Säulenelemente bei einer vorgegebenen, beispielsweise größeren Flächenbelastung in Längsrichtung der Zapfen- bzw. Säulenelemente nicht oder kaum seitlich weg gebogen werden.
Stoßdämpfungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem Tragelement und einem Bauteil des Fahrzeugs vorgesehene Teil ein mit der Karosserie des Fahrzeugs verbundenes Deformationselement ist, das bei einer vorgegebenen unfallbedingten Belastung elastisch und/oder plastisch verformbar ist.
Stoßdämpfungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement bei einer vorgegebenen unfallbedingten Belastung elastisch und/oder plastisch verformbar ist.
Stoßdämpfungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vorgegebenen kleineren unfallbedingten lokalen Belastung des Außenteiles im Wesentlichen zumindest einige Zapfen- bzw. Säulenelemente seitlich weg gebogen werden und erst bei einer mittleren bis größeren lokalen oder globalen unfallbedingten Belastung des Außenteiles das Tragelement und/oder das zwischen dem Tragelement und einem Bauteil des Fahrzeugs vorgesehene Teil zumindest bereichsweise elastisch und/oder plastisch verformt wird oder werden.
Stoßdämpfungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil im Wesentlichen aus einem bei kleineren unfallbedingten Verformungen regenerierbaren Kunststoff gefertigt ist.
Stoßdämpfungseinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen- bzw. Säulenelemente an ihrem dem Tragelement zugewandten Stirnbereich in einen elastischen Boden eingebettet sind und/oder die Zapfen- bzw. Säulenelemente in einem gegenüber den Zapfen- bzw. Säulenelementen kürzeren Längenbereich von einem elastischen Stützelement umgeben oder in ein elastisches Stützelement einbettet sind.