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Die Erfindung betrifft eine Stoßfängerabstützung für ein Fahrzeug mit einer Versteifungsstruktur und wenigstens zwei Anbindungen zum Anbinden der Stoßfängerabstützung einerseits an einem Stoßfänger und andererseits an einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere einer Rahmenstruktur.
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Derartige Stoßfängerabstützungen kommen üblicherweise zum Einsatz, um den unteren Stoßbereich beispielsweise eines Frontstoßfängers zu verstärken. Im Zuge angestrebter Maßnahmen für den Fußgängerschutz sind der Stoßfänger und auch die Stoßfängerabstützung als Bauteile auszubilden, welche im Falle des Anpralles eines Fußgängers nachgeben und somit zumindest einen Teil der Energie des Aufpralles absorbieren. Im Bereich des Stoßfängers dient das Energieabsorptionsvermögen der dort angeordneten Bauteile, um die Beine des Fußgängers bei einem Aufprall zu schützen.
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Einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoßfängerabstützung mit den eingangs genannten Merkmalen bereit zu stellen, welche einerseits in ihrer Versteifungswirkung bezüglich des zugehörigen Stoßfängers und andererseits für den Anprall eines Fußgängers in ihrem Absorptionsvermögen optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Stoßfängerabstützung gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 13 sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 15 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
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Eine Stoßfängerabstützung für ein Fahrzeug hat eine Versteifungsstruktur und wenigstens zwei Anbindungen zum Anbinden der Stoßfängerabstützung einerseits an einem Stoßfänger und andererseits an einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere einer Rahmenstruktur.
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Die Stoßfängerabstützung weist ferner wenigstens eine im Bereich von zumindest einer der Anbindungen angeordnete und als Energieabsorber dienende Erweiterungsstruktur auf, welche mit der Versteifungsstruktur stoffschlüssig in Integralbauweise verbunden ist. Dadurch kommt der Stoßfängerabstützung eine kombinierte Wirkung zu, nämlich einerseits verstärkend im Hinblick auf den Stoßfänger zu wirken und andererseits im Crashfall mit einem Fußgänger zumindest einen Teil der Anprallenergie abzubauen. Indem die Erweiterungsstruktur und die Versteifungsstruktur stoffschlüssig miteinander verbunden sind, ist eine störende Wirkung durch Schrauben oder sonstiger Befestigungsmittel im Übergang zwischen der Erweiterungsstruktur und der Versteifungsstruktur vermieden. Auch ist die Stoßfängerabstützung einfach und kostengünstig zu realisieren, da durch die stoffschlüssige Verbindung der Erweiterungsstruktur mit der Versteifungsstruktur zusätzliche Befestigungsmittel wie auch eine zusätzliche Montagezeit zum Montieren solcher Befestigungsmittel eingespart werden.
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Aufgrund der stoffschlüssigen Verbindung der Erweiterungsstruktur mit der Versteifungsstruktur ist die Stoßfängerabstützung durch ein einteiliges Bauteil gebildet. Ein solches einteiliges Bauteil kann durch Zusammenfügen von wenigstens zwei einzelnen Bauteilen gebildet sein, wobei sich die Verbindung der Bauteile dann nur noch durch Zerstörung der Verbindung bzw. etwaiger verwendeter Verbindungsmittel auftrennen lässt.
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Es bietet sich an, dass die Versteifungsstruktur als Energieabsorber ausgebildet ist. Durch die stoffschlüssige Verbindung der Erweiterungsstruktur mit der als Absorber wirkenden Versteifungsstruktur sind Diskontinuitäten in dem durch die beiden Strukturen gebildeten Lastpfad, wie beispielsweise Durchgangsöffnungen für zusätzliche Verbindungsmittel oder Vertiefungen mit Schweißnähten, vermieden, so dass im Crashfall die Stoßfängerabstützung ohne Störungen Anprallenergie abbauen kann.
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Eine besonders gute Funktion der Erweiterungsstruktur als Energieabsorber ist gegeben, wenn nach einer Ausgestaltung die Erweiterungsstruktur verformbar, insbesondere elasto-plastisch verformbar ist.
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In technisch einfacher Weise lässt sich die als Energieabsorber wirkende Erweiterungsstruktur realisieren, wenn sie aus Kunststoff besteht oder ein solches Material aufweist.
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Beispielsweise kann die Erweiterungsstruktur durch Spritzgießen gebildet sein, insbesondere an die Versteifungsstruktur angespritzt sein. Dadurch ist die Erweiterungsstruktur mit ihrer Wirkung als Energieabsorber in technisch einfacher Weise zu realisieren. Auch kann dadurch in technisch einfacher Weise die Erweiterungsstruktur an die Versteifungsstruktur angebunden werden, nämlich indem die Erweiterungsstruktur an der Versteifungsstruktur angespritzt wird.
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Es bietet sich an, dass die Erweiterungsstruktur im Wesentlichen flächig ausgebildet ist. Dadurch ist sie in ihrer Wirkung als Energieabsorber begünstigt. Denkbar ist es ferner die Erweiterungsstruktur und die Versteifungsstruktur im Wesentlichen flächig ausgebildet sind. Dadurch ist zum einen eine Wirkung als Energieabsorber begünstigt. Diese Geometrie ist zudem für die Versteifungsstruktur im Hinblick auf die Fertigungstechnologie von Vorteil.
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Bei einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Erweiterungsstruktur den Rand der Versteifungsstruktur umgibt. Dadurch wirkt die Stoßfängerabstützung mittels ihrer Erweiterungsstruktur auch dann als Energieabsorber, wenn es zu einem zur Seite hin verschobenen Anprall, beispielsweise eines Fußgängers gegen das Kraftfahrzeug, kommt. Zugleich wirkt die Erweiterungsstruktur auch als mechanische Schutzstruktur gegenüber der Versteifungsstruktur, wenn die Erweiterungsstruktur den Rand der Versteifungsstruktur umgibt. Dies ist besonders von Vorteil, wenn die Erweiterungsstruktur aus Kunststoff gebildet ist und die Versteifungsstruktur beispielsweise aus einem Blechmaterial oder ähnlichem besteht. Ein scharfkantiger Rand ist dadurch wirkungsvoll vermieden. Denkbar ist es, dass die Erweiterungsstruktur um den Rand der Versteifungsstruktur teilweise oder vollständig umlaufend ist.
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Eine weitere Ausgestaltung kann darin bestehen, dass die Erweiterungsstruktur eine Randstruktur bildet, welche beispielsweise einen geometrischen Formschluss zu Stoßfängerkomponenten bildet. Dadurch ist gewährleistet, dass durch die Erweiterungsstruktur es schnell und bei bereits geringer Anprallkraft zu einer Verformung kommt, wenn im Zuge eines Crashes Anprallkräfte gegen die Stoßfängerabstützung wirken. Sofern die Versteifungsstruktur zugleich auch als Energieabsorber wirkt, ist über eine relativ kurze Strecke eine sanft ansteigende Kraft-Weg-Charakteristik realisierbar, bevor durch die als Energieabsorber wirkende Versteifungsstruktur zügig hohe Reaktionskräfte gegen die einwirkende Anstoßkraft aufgebaut werden.
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Nach einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass zumindest eine der Anbindungen an der Erweiterungsstruktur ausgebildet ist oder durch die Erweiterungsstruktur gebildet ist. Dadurch ergeben sich Herstellungsvorteile für die Versteifungsstruktur, welche ohne die Anbindungen realisiert werden kann, so dass die Versteifungsstruktur in geometrisch einfachen und somit technisch einfach zu realisierenden Geometrien hergestellt werden kann.
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Auch ist es denkbar, dass an der Erweiterungsstruktur ein Halter und/oder Niederhalter ausgebildet ist. Ein solcher Halter bzw. Niederhalter kann dazu vorgesehen sein, um im Crashfall ein Verdrehen der Stoßfängerabstützung zu vermeiden, indem der Niederhalter bzw. Halter gegen ein Karosserieteil in Anlage gelangt und damit die Stoßfängerabstützung im Wesentlichen in ihrer Einbaulage verbleibt. Der Niederhalter wirkt dabei in Art eines formschlüssigen Bewegungsbegrenzers für die Stoßfängerabstützung, welcher als Anschlag für das Karosserieteil dient.
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Sofern die Versteifungsstruktur zugleich auch als Energieabsorber dient, bietet es sich an, dass die Versteifungsstruktur elastisch oder elasto-plastisch verformbar ist. Eine mögliche Ausgestaltung besteht beispielsweise darin, dass die Versteifungsstruktur durch ein Organoblech gebildet ist. Unter einem Organoblech ist wenigstens ein Faserverbundwerkstoff bzw. Faser-Matrix-Halbzeug zu verstehen, welcher beispielsweise aus einem Fasergewebe oder einem Fasergelege besteht oder ein solches aufweist, wobei das Fasergewebe oder Fasergelege in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist.
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Durch das Organoblech weist die Versteifungsstruktur die angestrebte Steifigkeit und Festigkeit auf, wobei zugleich die Versteifungsstruktur kompakt baut, insbesondere in seiner Höhe kompakt baut. Auch kommt dem Organoblech ein relativ geringes Materialgewicht und eine relativ große spezifische Steifigkeit zu, so dass die Stoßfängerabstützung ein sehr positives Steifigkeits-Dichte-Verhältnis aufweist und sich damit Kraftstoffverbrauchsvorteile und Emissionsvorteile für das Kraftfahrzeug ergeben.
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Beispielsweise kann die aus einem Organoblech gebildete Versteifungsstruktur eine Dicke von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm aufweisen. Dadurch ist die Versteifungsstruktur in ihrer Dicke bzw. Höhe so kompakt ausgebildet, dass sie ohne Weiteres unterhalb eines Fahrzeugkühlers angeordnet werden kann, wobei zugleich der durch die Versteifungsstruktur gebildete Unterboden des Fahrzeuges ausreichend hoch verläuft, um ohne Kontakt einen Bordstein überfahren zu können.
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Auch kann durch das Organoblech die Versteifungsstruktur in technisch einfacher Weise als Flächenstruktur ausgebildet werden.
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Es bietet sich an, dass die Versteifungsstruktur und die Erweiterungsstruktur im Vergleich zueinander ein unterschiedliches Verformungsverhalten aufweisen. Durch die Erweiterungsstruktur kann beispielsweise eine sanft ansteigende Kraft-Weg-Charakteristik realisiert sein. Durch die als Energieabsorber wirkende Versteifungsstruktur kann ein solches Verformungsverhalten gegeben sein, dass zügig hohe Reaktionskräfte aufgebaut werden, welche gegen die Aufprallkräfte wirken und somit ein so großer Energieanteil der Anprallenergie in elastische Verformung umgewandelt wird, dass bei einer Fußgängerschutzprüfung ein Beinimpaktor umgekehrter Richtung beschleunigt wird und eine Rotation des Beinimpaktors eingeleitet wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur eine im Wesentlichen durchgehende Vertiefung aufweist und die Seitenwandungen der Vertiefung jeweils eine der Anbindungen zugewandt ist. Beispielsweise kann die Versteifungsstruktur, insbesondere Flächenstruktur, wannenförmig ausgebildet sein. Es ist auf diese Art und Weise die Versteifungsstruktur in eine in Fahrzeugquerrichtung besonders versteifend wirkende Geometrie gebracht, wobei im Crashfall, insbesondere bei einem Frontanprall, eine elastische bzw. elasto-plastische Verformung der Versteifungsstruktur begünstigt ist und die beispielsweise unterhalb eines Kühlungsmodules verlaufende Versteifungsstruktur ausbiegt.
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Weiterhin umfasst die Erfindung eine Anordnung einer Stoßfängerabstützung der vorstehend beschriebenen Art zwischen einem Stoßfänger und der Rahmenstruktur eines Fahrzeuges.
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Die Stoßfängerabstützung kommt in ihren Funktionen gegenüber dem Stoßfänger besonders zur Entfaltung, wenn nach einer Ausgestaltung die Stoßfängerabstützung mit einer seiner Anbindungen an dem Stoßfänger und mit der anderen Anbindung an der Rahmenstruktur angebunden ist.
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Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Stoßfängerabstützung der vorstehend beschriebenen Art. Die Stoßfängerabstützung kann in einer Anordnung der vorstehend beschriebenen Art an dem Kraftfahrzeug realisiert sein.
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Durch die Erfindung ist eine Ausführungsform einer Stoßfängerabstützung realisiert, welche eine gewichtsmäßig leichte Lösung mit einem optimierten Energieabsorptionsverhalten im Crashfall bietet. Zugleich genügt die Stoßfängerabstützung engsten Package-Situationen im Kraftfahrzeug, beispielsweise kann sie unterhalb des Kühlers eines Fahrzeuges angeordnet werden, wobei ausreichend hohe Bodenfreiheit nach unten hin gegeben ist, um einen Bordstein überfahren zu können. Durch die Stoßfängerabstützung ist eine steife und zugleich flexible Lösung für die Energieabsorption im Falle eines Anpralles gegen einen Fußgänger, insbesondere in dessen Beinbereich, gegeben.
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Die Stoßfängerabstützung weist in einer Ausgestaltung eine beginnende sanft ansteigende Kraft-Weg-Charakteristik auf, an welche sich dann eine zügig hohe Reaktionskraft als Gegenkraft gegen die Anprallkraft aufbaut, um einen Energieanteil in elastische Verformung umzuwandeln. Durch den einteiligen Aufbau der Stoßfängerabstützung ist zudem sichergestellt, dass im Falle eines Beinanpralls eine störungsfreie Verformung der Stoßfängerabstützung stattfindet, welche ohne Störung durch Diskontinuitäten, wie beispielsweise Vertiefungen mit Schweißnähten, Nuten und Verschraubungen wirkt.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
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Es zeigen:
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1 eine mögliche Ausführungsform einer Stoßfängerabstützung für ein Kraftfahrzeug in schematisierter Darstellung in Einbaulage als Seitenansicht und
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2 eine weitere mögliche Ausführungsform einer Stoßfängerabstützung für ein Kraftfahrzeug in Draufsicht.
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1 zeigt schematisiert den Vorderwagen 300 eines Kraftfahrzeuges in Schnittdarstellung entlang eines Schnittes in Fahrzeuglängsrichtung. Der Vorderwagen 300 weist an seinem nach vorne weisenden Ende einen Stoßfänger 100 auf und einen Kühler 400, welcher zwischen dem Stoßfänger 100 und der Rahmenstruktur 200 des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
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Der Vorderwagen 300 weist ferner eine Stoßfängerabstützung 1 auf, welche einerseits an dem Stoßfänger 100 und andererseits an der Rahmenstruktur 200 angebunden ist. Dazu weist die Stoßfängerabstützung 1 eine Anbindung 3 sowie eine Anbindung 4 auf, um an dem Stoßfänger 100 und an der Rahmenstruktur 200 beispielsweise form- und/oder kraftschllüssig befestigt zu werden.
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Die Stoßfängerabstützung 1 kann ein sogenannter Lower Bumper Stiffener sein. Die Stoßfängerabstützung 1 weist eine Versteifungsstruktur 2 auf, welche der Versteifung des Stoßfängers 100 dient und zugleich als Energieabsorber im Crashfall des Kraftfahrzeuges wirkt. Die Versteifungsstruktur 2 kann durch ein Organoblech gebildet sein, welches beispielsweise eine Dicke von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm, aufweist. Die Versteifungsstruktur 2 ist bevorzugt flächig ausgebildet und weist bevorzugt eine Vertiefung 7 auf, wobei die Seitenwandungen 8 und 9 der Vertiefung 7 jeweils eine der Anbindungen 3 und 4 zugewandt ist. Die Vertiefung 7 verläuft im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung.
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Die Stoßfängerabstützung 1 weist ferner zwei Erweiterungsstrukturen 5 und 6 auf, von denen die eine Erweiterungsstruktur 5 im Bereich der Anbindung 3 und die andere Erweiterungsstruktur 6 im Bereich der Anbindung 4 angeordnet sind und jeweils mit der Versteifungsstruktur 2 stoffschlüssig verbunden sind. Die Erweiterungsstrukturen 5 und 6 liegen in dem durch die Stoßfängerabstützung 1 gebildeten Lastpfad im Falle eines Crashes, insbesondere Frontalaufpralles des Kraftfahrzeuges, und dienen als Energieabsorber, indem die Erweiterungsstrukturen 5 und 6 bei einer einwirkenden Anprallkraft durch Verformung zumindest einen Teil der Anprallenergie abbauen. Dazu bestehen die Erweiterungsstrukturen 5 und 6 aus Kunststoff und sind bevorzugt durch Spritzgießen gebildet. Insbesondere sind die Erweiterungsstrukturen 5 und 6 an die Versteifungsstrukturen 2 angespritzt, so dass dadurch ohne Nutzung von zusätzlichen Verbindungsmitteln, und Schweißnähten oder dergleichen Störungen im Gefüge der Stoßfängerabstützung 1 eine Verbindung zwischen den Erweiterungsstrukturen 5 und 6 und der Versteifungsstruktur 2 realisiert ist.
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Die Verformung der Erweiterungsstrukturen 5 und 6 bei einer wirkenden Anprallkraft F ist in der 1 durch den Verlauf der Linie 11 angedeutet, wobei die Verformung sich nicht nur auf die Erweiterungsstruktur 5 bezieht, sondern auch die Erweiterungsstruktur 6 eine Verformung im Crashfall ausführen kann.
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Die Erweiterungsstrukturen 5 und 6 bilden den jeweils zueinander gegenüberliegenden Endbereich der Stoßfängerabstützung 1 zumindest im Bereich der Anbindungen 3 und 4, wobei dazwischen sich die Versteifungsstruktur 2 befindet. Bevorzugt sind die Anbindungen 3 und 4 an den Erweiterungsstrukturen 5 und 6 ausgebildet, insbesondere durch Anformen im Spritzgußverfahren, erzeugt.
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Bevorzugt sind die Erweiterungsstrukturen 5 in der Einbaulage gemäß der 1 im Wesentlichen horizontal liegend ausgerichtet, wobei die daran anschließenden Seitenwandungen 8 und 9 der Versteifungsstruktur 2 schräg nach unten verlaufen, um die wannenförmige Ausgestaltung der Versteifungsstruktur 2 mit ihrer in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Vertiefung 7 auszubilden. Dadurch ist im Crashfall das Verformungsverhalten der Versteifungsstruktur 2 begünstigt, Sofern es zu einem Einwirken der Anprallkraft F auf den Stoßfänger 100 kommt, wird beispielsweise zuerst die Erweiterungsstruktur 5 gemäß der Linie 11 verformt und anschließend kommt es zu einem Ausbiegen der Versteifungsstruktur 2 in Richtung gemäß dem Pfeil 12. Dieses Verformungsverhalten tritt auf beiden Seiten der Stoßfängerabstützung 1 auf, also auch gegenüber der Anbindung 4 und dem dort vorgesehenen Erweiterungsabschnitt 6 und der Seitenwandung 9 der Versteifungsstruktur 2.
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2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Stoßfängerabstützung 1' für ein Fahrzeug, wobei dort die Stoßfängerabstützung 1' in einer Draufsicht zumindest schematisiert dargestellt ist. Die Stoßfängerabstützung 1' kann in identischer Weise wie die Stoßfängerabstützung 1 gemäß der 1 ausgebildet sein.
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Wie aus der 2 ersichtlich ist, ist die Versteifungsstruktur 2 flächig ausgebildet, wobei die Erweiterungsstrukturen 5 und 6 mittels der seitlich angeordneten Erweiterungsstrukturen 13 und 14 miteinander verbunden sind. Durch die Erweiterungsstrukturen 5, 6 und 13, 14 ist somit eine Ringstruktur gebildet, welche die Versteifungsstruktur 2 umgibt. Die Erweiterungsstrukturen 5, 6, 13, und 14 bilden eine Randstruktur, welche um den Rand der Versteifungsstruktur 2 umläuft und mit dem Rand der Versteifungsstruktur 2 stoffschlüssig, insbesondere durch Anspritzen, verbunden ist.
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Obwohl die Erfindung anhand wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl von Varianten existiert. Auch sollte beachtet werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit bzw. Ausführbarkeit oder den Aufbau in irgendeiner Weise einzuschränken. Die vorstehende Beschreibung gibt dem Fachmann eine geeignete Anleitung zur Umsetzung bzw. Ausführung von wenigstens einer Ausführungsform; es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen oder Komponenten, welche vorstehend in wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind, gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche und ihren rechtlichen Äquivalenzen abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßfängerabstützung
- 1'
- Stoßfängerabstützung
- 2
- Versteifungsstruktur
- 3
- Anbindung
- 4
- Anbindung
- 5
- Erweiterungsstruktur
- 6
- Erweiterungsstruktur
- 7
- Vertiefung
- 8
- Seitenwand
- 9
- Seitenwand
- 11
- Linie
- 12
- Pfeil
- 13
- Erweiterung
- 14
- Erweiterung
- 100
- Stoßfänger
- 200
- Rahmenstruktur
- 300
- Vorderwagen
- 400
- Kühler
- F
- Anprallkraft
