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Die Erfindung betrifft eine Stoßfängereinrichtung für ein Fahrzeug, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
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Eine derartige Stoßfängereinrichtung weist in der
EP 1 582 414 A2 zwei Halteelemente auf, an denen ein Stoßfangelement abgestützt ist, das ein offenzelliges Material aufweist, das normal platzsparend zusammen gefaltet ist. Von einer Sensoreinrichtung aktiviert ist das offenzellige Material nach unten in eine Auszuglage verstellbar, in der das offenzellige Material eine etwa vertikale, in Fahrzeugquerrichtung angeordnete nachgiebige Wand bildet, die einen unfallbedingten Aufprall eines Gegenstandes abfangen soll. Das offenzellige Material dürfte lediglich eine geringe Steifigkeit aufweisen, da es leicht verformbar ist. Bei einem unfallbedingten Aufprall auf das offenzellige Material dürfte deshalb eine unfallbedingt belastete Zelle nur eine geringe Kraftübertragung von einer Zelle auf jeweils eine benachbarte Zelle bewirken. Damit das in die Auszuglage ausgezogene offenzellige Material eine wesentliche unfallbedingte Kraft aufnehmen kann, ist vorgesehen, dass hinter dem offenzelligen Material ein entfaltbarer Schirm oder ein Schild angeordnet ist, an dem sich die in Richtung einer zu erwartenden Belastung angeordneten Zellwände stirnseitig abstützen können. Damit der entfaltbare Schirm oder das Schild eine unfallbedingte Abstützkraft an dem offenzelligen Material bewirken kann, ist wenigstens ein weiteres Stützteil erforderlich, an dem sich der entfaltete Schirm oder des Schild abstützen kann. Die steifen Halteelemente erstrecken sich bis in den vorderen Bereich des von den Halteelementen gestützten Stoßfangelements. Ein unfallbedingter Aufprall auf die Stoßfängereinrichtung im Bereich der steifen Halteelemente könnte mit Verletzungen und/oder Beschädigungen verbunden sein. Die Halteelemente dürfen sich deshalb nicht in dem Bereich befinden, in dem ein unfallbedingter Aufprall zu erwarten ist. Dies erfordert, dass die Halteelemente in einem von dem erwarteten Aufprallort entfernten Bereich angeordnet sind, in dem unfallbedingte Belastungen des offenzelligen Materials nicht oder kaum von den Halteelementen aufgenommen werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stoßfängereinrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die bei einem unfallbedingten Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf das Fahrzeug Verletzungen der Person und/oder Beschädigungen des Gegenstandes oder tragender Teile des Fahrzeugs vermeiden oder reduzieren kann. Darüber hinaus soll die Stoßfängereinrichtung in einem vorgebbaren Höhen- und Breitenbereich des Fahrzeugs eine etwa gleiche oder unterschiedliche vorgebbare Steifigkeitsverteilung und/oder etwa gleiche oder unterschiedliche Dämpfungseigenschaften aufweisen können. Außerdem soll die Stoßfängereinrichtung lediglich einfache Bauteile erfordern, die ein geringes Gewicht aufweisen.
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Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Die erfindungsgemäße Stoßfängereinrichtung für ein Fahrzeug weist zwei Halteelemente am Fahrzeug auf, die in Fahrzeugquerrichtung einen Abstand voneinander aufweisen und gemeinsam ein Stoßfangelement stützen. Das Stoßfangelement ist durch mehrere übereinander angeordnete, jeweils zumindest mittelbar kraft- und/oder formschlüssig verbundene Stoßfanglamellen gebildet. Zumindest mehrere Stoßfanglamellen weisen jeweils eine offene und/oder geschlossene Hohlräume einschließende Kernschicht auf, die an ihrer oberen und/oder unteren Fläche zumindest mittelbar kraft- und/oder formschlüssig mit wenigstens einer versteifenden Zwischenlage verbunden ist, die sich in Fahrzeugquerrichtung zumindest über eine dem seitlichen Abstand der Halteelemente entsprechende Länge erstreckt. Jede kraft- und/oder formschlüssig direkt oder mittelbar mit einer zugeordneten Kernschicht verbundene Zwischenlage versteift die Hohlräume einschließende Kernschicht in einer jeweils zugeordneten Höhenlage, wodurch die Steifigkeit der Stoßfängereinrichtung in unterschiedlichen Höhenlagen unterschiedlich und an die zu erwartende unfallbedingte Belastung angepasst sein kann. Durch eine entsprechende geometrische Gestaltung insbesondere der Zwischenlagen aber auch der Kernschichten kann die Steifigkeitsverteilung jeweils der Stoßfanglamellen auch in Fahrzeugquerrichtung auf die zu erwartende unfallbedingte Belastung abgestimmt werden. Bei einem unfallbedingten Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes auf das Fahrzeug im Bereich der Stoßfängereinrichtung können die beispielsweise an der dem erwarteten Aufprall zugewandten Oberfläche etwa bündig angeordneten Stoßfanglamellen den Aufprall durch elastische und/oder plastische und/oder dämpfende Deformationen der Kernschichten und der beispielsweise durch Fasern verstärkten Zwischenlagen den erwarteten Aufprall abfangen, um Verletzungen und/oder Beschädigungen zu vermeiden. Die in die Stoßfanglamellen unfallbedingt eingeleiteten Kräfte und/oder Momente werden über die Halteelemente abgestützt, die beispielsweise Längsträger bilden oder mit Längsträgern verbunden sind. Vorzugsweise sind die Stoßfanglamellen an der dem erwarteten Aufprall zugewandten Seite etwa bündig angeordnet, wodurch jeweils über die bündigen Stirnbereiche der Stoßfanglamellen eine die Flächenpressung reduzierende gemeinsame Aufprallfläche gebildet ist. Die Zwischenlagen können beispielsweise einzeln oder in beliebiger Kombination gemeinsam jeweils durch Fasern, beispielsweise Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, Stahl-Fasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, Holzfasern, Flachs-Fasern, Hanf-Fasern oder Sisalfasern zumindest bereichsweise verstärkt sein. Die Fasern können zumindest bereichsweise ein Gewebe, Gelege, Multiaxialgelege, Gesticke, Geflecht, Vlies oder eine Matte oder einen Feinschnitt bilden und/oder zumindest bereichsweise durch Kurz- oder Lang- oder Endlosfasern gebildet sein. Die offene und/oder geschlossene Hohlräume bildende oder einschließende Kernschicht kann beispielsweise im Wesentlichen ein Papierwabenteil, ein Metallwabenteil, ein Schaumstoffteil oder ein Kunststoffteil sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht schräg von links vorne auf die vordere Stoßfängereinrichtung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs und
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2 einen vertikalen Fahrzeuglängsschnitt durch den Verbindungsbereich der gemeinsam einen Querträger bildenden Stoßfanglamellen der Stoßfängereinrichtung und eines die Stoßfanglamellen stützenden Halteelements.
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In 1 ist eine Stoßfängereinrichtung für ein nicht abgebildetes Kraftfahrzeug vereinfacht dargestellt, die zwei an dem Kraftfahrzeug mit nicht dargestellten Längsträgern zumindest mittelbar verbundene Halteelemente 1, 2 aufweist, die in Fahrzeugquerrichtung einen Abstand voneinander aufweisen und gemeinsam ein durch mehrere übereinander angeordnete Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 gebildetes Stoßfangelement 12 stützen, das insgesamt als Querträger wirkt.
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Das Stoßfangelement 12 ist hinter einer nicht dargestellten Frontverkleidung des Kraftfahrzeugs angeordnet. Er kann dadurch einen unfallbedingten Aufprall einer Person oder eines Gegenstandes, beispielsweise eines anderen Kraftfahrzeugs, abfangen und durch eine elastische und/oder plastische Verformung des Querträgers 12 insgesamt oder durch elastische und/oder plastische Verformungen einzelner Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 des Stoßfangelements 12 oder von Bauteilen des Stoßfangelements 12 bzw. der Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, beispielsweise der in 2 dargestellten Kernschichten 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 und Zwischenlagen 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 der Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, Energie abbauen und dabei Kräfte sowie Momente über die Halteelemente 1, 2 in die nicht dargestellten Längsträger einleiten.
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Die Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 des Stoßfangelements 12 sind übereinander angeordnet und an zugewandten Flächen in nicht dargestellter Weise jeweils zumindest mittelbar kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Die Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 weisen jeweils eine offene und/oder geschlossene Hohlräume einschließende Kernschicht 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 auf, die bei dem Ausführungsbeispiel jeweils an ihrer oberen Fläche zumindest mittelbar kraft- und/oder formschlüssig mit wenigstens einer versteifenden Zwischenlage 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 verbunden sind, die sich jeweils in Fahrzeugquerrichtung zumindest über eine dem seitlichen Abstand der Halteelemente 1, 2 entsprechende Länge erstrecken.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist das von den Halteelementen 1, 2 gestützte Stoßfangelement 12 durch unmittelbar übereinander angeordnete Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 gebildet, die jeweils eine einzige, mit einer Kernschicht 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 kraft- und/oder formschlüssig verbundene Zwischenlage 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 aufweisen. Ebenso könnten zumindest einige der Stoßfanglamellen einen Abstand voneinander aufweisen und/oder zumindest zwischen zwei Kernschichten mehrere Zwischenschichten aufweisen. Grundsätzlich können alle verwendeten Teile der Stoßfängereinrichtung beispielsweise bezüglich dem Material und/oder der Form unterschiedlich oder zumindest teilweise gleich ausgebildet sein.
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Grenzen zwei Teile der Halteelemente 1, 2, der Kernschichten 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 und der Zwischenlagen 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 aneinander an, so können diese an den zugewandten Oberflächen zumindest mittelbar kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein.
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Dies kann beispielsweise über eine Klebeschicht oder durch nicht dargestellte Wandausstellungen an einer Oberfläche eines Teiles erfolgen, die jeweils in eine zugeordnete Vertiefung an der benachbarten Oberfläche des anderen Teiles zumindest in einer Richtung belastbar formschlüssig eingreifen oder einen Wandbereich an diesem Teil hintergreifen.
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Jede Kernschicht 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 kann beispielsweise im Wesentlichen ein Papierwabenteil, ein Metallwabenteil, ein Schaumstoffteil oder ein Kunststoffteil sein.
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Jede Zwischenlage 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 kann beispielsweise im Wesentlichen aus Pappe, Papier, Kunststoff oder Metall gebildet sein.
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Jede Zwischenlage 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 kann durch Fasern, beispielsweise Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, Stahl-Fasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, Holzfasern, Flachs-Fasern, Hanf-Fasern oder Sisalfasern zumindest bereichsweise verstärkt sein. Dabei können die Fasern zumindest bereichsweise ein Gewebe, Gelege, Multiaxialgelege, Gesticke, Geflecht, Vlies oder eine Matte oder einen Feinschnitt bilden. Die Fasern können zumindest bereichsweise durch Kurz- oder Lang- oder Endlosfasern gebildet sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel weisen die beiden Halteelemente 1, 2 jeweils einen oberen und unteren, im Wesentlichen horizontalen Stegbereich 31, 32 bzw. 33, 34 auf, von denen jeweils der obere Stegbereich 31, 33 von oben und der untere Stegbereich 32, 34 von unten an einer zugewandten Stoßfanglamelle 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 anliegen. Der untere Stegbereich 32 des Halteelements 1 ist in den Figuren verdeckt und damit in den Figuren nicht erkennbar.
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Zur Fixierung der Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 an den Halteelementen 1, 2 sind bei dem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Schraubverbindungen 35, 36, bzw. 37, 38 mit jeweils einer Gewindeschraube 39 und einer auf die Gewindeschraube 39 aufschraubbaren Gewindemutter 40 vorgesehen, wobei jeweils der bolzenförmige Schaft 41 der Gewindeschraube 39 eine zugeordnete Durchgangsöffnung 42 im oberen 31, 33 und unteren Stegbereich 32, 34 sowie in den Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 durchsetzt. Durch ein Aufschrauben jeweils einer Gewindemutter 40 auf das Gewinde einer zugeordneten Gewindeschraube 39 ist die betreffende Gewindeschraube 39 axial fixiert. Dadurch sind die Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 an den Halteelementen 1, 2 derart fest gehalten, dass die Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 bei einer unfallbedingten Belastung Kräfte und/oder Momente aufnehmen und über die Halteelemente 1, 2 in die nicht dargestellten Längsträger einleiten können. Durch die Verbindungen der Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 bzw. ihrer Schichten 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 untereinander können dabei die unfallbedingt einwirkenden Kräfte und/oder Momente von einer Stoßfanglamelle 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 auf die jeweils benachbarte Stoßfanglamelle 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 bzw. von einer Schicht 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 einer Stoßfanglamelle 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 auf die jeweils benachbarte Schicht 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 übertragen und von jeder betroffenen Schicht 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 durch eine elastische und/oder plastische Verformung der Schicht 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 vermindert werden, wodurch die unfallbedingt einwirkende Energie abgebaut wird und lediglich abgeschwächt in die Längsträger gelangt.
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2 ist zu entnehmen, dass bei dem Ausführungsbeispiel alle Stoßfanglamellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 auf einer zu erwartenden Aufprallseite etwa bündig angeordnet sind und gemeinsam eine Aufprallfläche 43 bilden.
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Die Erfindung kann selbstverständlich von dem einzigen Ausführungsbeispiel abweichend ausgeführt werden. Die erfindungsgemäße Stoßfängereinrichtung für ein Fahrzeug weist wenigstens zwei Halteelemente am Fahrzeug auf, die jeweils in Fahrzeugquerrichtung einen Abstand voneinander aufweisen und gemeinsam wenigstens ein Stoßfangelement stützen ist. Das Stoßfangelement weist eine beliebige Anzahl übereinander angeordneter Stoßfanglamellen auf, von denen vorzugsweise zumindest einige an benachbarten Flächen oder Schichten zumindest mittelbar kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind. Die Stoßfanglamellen weisen zumindest größtenteils jeweils eine offene und/oder geschlossene Hohlräume einschließende Kernschicht auf, die an ihrer oberen und/oder unteren Fläche zumindest mittelbar kraft- und/oder formschlüssig mit wenigstens einer versteifenden Zwischenlage verbunden ist, die sich in Fahrzeugquerrichtung zumindest über eine dem seitlichen Abstand der Halteelemente entsprechende Länge erstreckt. Bei dem vereinfachten Ausführungsbeispiel ist lediglich jeweils auf der Oberseite jeder Kernschicht eine Zwischenlage vorgesehen, die kraft- und/oder formschlüssig mit der Kernschicht verbunden ist. Ebenso können zumindest auf der Ober- und/oder Unterseite der Kernschicht mehrere Zwischenlagen vorgesehen sein, die vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, untereinander insgesamt oder teilweise nahezu beliebig kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein können. Jede offene und/oder geschlossene Hohlräume einschließende Kernschicht kann mehrschichtig und/oder mehrteilig aufgebaut sein. Die Halteelemente können Längsträger bilden oder auf beliebige Weise mit Längsträgern oder anderen Bauteilen eines Fahrzeugs verbunden sein, wobei das Fahrzeug kein Kraftfahrzeug sein muss. Die Stoßfängereinrichtung kann an einer von einem Fachmann vorgegebenen Stelle beispielsweise vorne oder hinten oder seitlich an einem Fahrzeug angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Stoßfanglamellen auf der die Aufprallfläche bildenden Seite wie bei dem Ausführungsbeispiel etwa bündig oder genau bündig angeordnet und bilden dadurch gemeinsam die Aufprallfläche, an der bei einem unfallbedingten Aufprall die Flächenpressung der Größe der Aufprallfläche entsprechend vermindert ist. Bei einer unfallbedingten Belastung der Stoßfängereinrichtung, die auch dynamisch sein kann, können sich die Teile des Stoßfangelements elastisch und/oder plastisch verformen sowie kraft- und/oder formschlüssig verbundene Teile des Stoßfangelements voneinander lösen, wodurch die einwirkende Energie absorbiert und allenfalls abgeschwächt in die Halteelemente und gegebenenfalls in Längsträger des Fahrzeugs eingeleitet wird. Dabei bleibt die Steifigkeit des Stoßfangelements im Wesentlichen erhalten, wodurch die für die Stoßfängereinrichtung geforderte Eigenschaften bezüglich der Steifigkeit und der Dämpfung durch eine einzige Stoßfängereinrichtung realisierbar sind. Die erfindungsgemäße Stoßfängereinrichtung kann eine vorgegebene optimale Steifigkeitsverteilung und Dämpfungseigenschaften aufweisen, die über einen größeren Breitenbereich des Fahrzeugs vorgebbar ist. Bei Verwendung unterschiedlicher Materialien für verschiedene Stoßfangelemente kann das verwendete Werkzeug gemeinsam genutzt werden. Eine Fertigung der Stoßfängereinrichtung erfordert lediglich geringe Kosten für die Bauteile und das verwendete Werkzeug. Der erforderliche Materialeinsatz für die Stoßfängereinrichtung ist gering. Das Herstellverfahren zur Fertigung der Stoßfängereinrichtung erfordert lediglich wenige einfache Verfahrensschritte. Durch den sandwichartigen Aufbau des Stoßfangelements und insbesondere die Hohlräume einschließenden Kernschichten kann ein sehr geringes Gewicht der Stoßfängereinrichtung realisiert werden. Die angegebenen Materialien sind gut umformbar und können an ein gewünschtes Design angepasst werden. Mit einer hinter einer Front- oder Heckverkleidung eines Fahrzeugs angeordneten Stoßfängereinrichtung ist der Raum hinter der Front- oder Heckverkleidung günstig genutzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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