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Die Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung.
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Stoßfängeranordnungen für Fahrzeuge weisen in der Regel eine Stoßfängerträgerstruktur mit einem sich entlang der Fahrzeugfront in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Stoßfängerquerträger auf. Solche Stoßfängerquerträger sind in der Regel über einzelne Energieabsorptionseinheiten, wie etwa Crash-Boxen mit der Tragstruktur der Fahrzeugkarosserie verbunden. Bei niedrigen Geschwindigkeiten sollen bei heck- oder frontseitigen Fahrzeugkollisionen solche Crash-Boxen die Stoßenergie weitgehend absorbieren, um die hinter der Stoßfängerquerträgerstruktur liegenden Karosseriekomponenten vor Beschädigungen zu schützen. Nachteilig an solchen Crash-Boxen ist doch deren aufwändige und daher mit hohen Kosten verbundene Reparatur in einem Crashfall.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Stoßfängeranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche einen einfachen Aufbau aufweist und insbesondere in einem Crashfall zu geringen Reparaturkosten führt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Stoßfängeranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Stoßfängeranordnung einer Fahrzeugkarosserie, welche front- oder heckseitig an einem in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufenden Strukturbauteil der Fahrzeugkarosserie angebunden ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- – das Strukturbauteil mit einer in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Anlagefläche ausgebildet ist,
- – die Stoßfängeranordnung als ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufendes energieabsorbierendes und flächiges Deformationselement ausgebildet ist, und
- – das Deformationselement flächig auf der Anlagefläche des Strukturbauteils angeordnet ist.
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Eine solche erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung bewirkt bei einem heck- oder frontseitigen Aufprall eine flächige Krafteinleitung über das energieabsorbierende und flächige Deformationselement, welches aus einem lastverteilenden Deformationswerkstoff, vorzugsweise aus einem lastverteilenden Schaumkern oder aus einer lastverteilenden Wabenstruktur hergestellt ist, in das Druck- und/oder Zugkräfte übertragende Strukturbauteil, um so eine gleichmäßige und großflächige Lastverteilung und Energieaufnahme sicherzustellen. Dies führte dazu, dass bei Kollisionen im niedrigen Geschwindigkeitsbereich aufgrund der flächigen Krafteinleitung in die Stoßfängeranordnung die Stoßenergie vollständig und in der Regel ohne Beschädigung der Stoßfängeranordnung absorbiert wird.
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Sollte dennoch eine Beschädigung der Stoßfängeranordnung auftreten, kann diese kostengünstig ersetzt werden, da die Herstellung einer solchen Stoßfängeranordnung aus einem faserverstärkten, ein Kernmaterial umschließendes Hohlprofil kostengünstig ist. Dies kann auch dazu führen, dass eine solche erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung dazu beitragen kann, dass das zugehörige Fahrzeug in eine günstigere Typschadensklasse eingruppiert wird.
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Das Deformationselement kann aus dem Deformationswerkstoff als Formkörper hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Deformationselement von einem Hohlprofil umschlossen ist, wobei die dem Strukturbauteil zugewandte Seitenwand des Hohlprofils flächig an dessen Anlagefläche anliegt. Ein solches Hohlprofil kann aus Metall, einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn weiterbildungsgemäß die einem möglichen Aufprallpartner zugewandte, dem Strukturbauteil abgewandte Seitenfläche des Deformationselementes als in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufende ebene Aufprallfläche ausgebildet ist. Damit wird die die Krafteinleitung optimiert, da die Richtung der Krafteinleitung im Falle eines Aufpralls durch einen potentiellen Crashpartner senkrecht zum Verlauf der Aufprallfläche erfolgt und daher vollständig in den Schaum- bzw. in die Wabenstruktur geleitet wird. Außerdem kann die Aufprallfläche mit einer ausreichenden Erstreckung in Fahrzeughochrichtung ausgebildet werden, so dass möglichst alle durch potentiellen Kollisionspartner vorgegebenen Kollisionshöhen abgedeckt werden.
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Das Hohlprofil kann vollständig mit dem Deformationswerkstoff, vorzugsweise mit Kunststoffschaum, mit einem Schaumkern oder einer Wabenstruktur ausgefüllt werden. Damit wird erreicht, dass im Fall eines Aufpralls über die gesamte Fahrzeugbreite eine vollflächige Krafteinleitung und Kraftverteilung in den Deformationswerkstoff erfolgt und damit über die gesamte Fahrzeugbreite eine Energieabsorption durch das Deformationselement erreicht wird.
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Vorzugsweise kann das Strukturbauteil, an welchem die Stoßfängeranordnung angeordnet ist, ein Heckabschlussteil eines Hinterwagens der Fahrzeugkarosserie oder ein Front-Abschlussteil eines Vorderwagens der Fahrzeugkarosserie darstellen.
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Weiterbildungsgemäß kann der Schaumkern der Stoßfängeranordnung aus Polyurethan-Schaum und/oder Polyethylen-Schaum hergestellt werden. Vorteilhaft ist es zur Herstellung einer Wabenstruktur der Stoßfängeranordnung Tubus-Waben aus Polypropylen oder Polyamid zu verwenden.
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Die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung kann vorteilhafterweise zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Teilansicht auf den Heckbereich eines Fahrzeugs mit einer Stoßfängeranordnung gemäß der Erfindung,
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2 eine schematische Prinzipdarstellung einer an einem Fahrzeug angeordneten Stoßfängeranordnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3 eine schematische Prinzipdarstellung einer an einem Fahrzeug angeordneten Stoßfängeranordnung als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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4 eine Schnittdarstellung im Bereich eines Heckabschlussteils des Heckbereichs des Fahrzeugs gemäß Schnitt I-I nach 1.
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Die 1 zeigt eine Heckansicht einer Fahrzeugkarosserie 10 mit offenem Kofferraum, wobei die Fahrzeugkarosserie 10 heckseitig mit einem Heckabschlussteil 12 als Strukturbauteil der Fahrzeugkarosserie 10 abschließt, welches als Querträgerteil zwei Längsträger 11 der Fahrzeugkarosserie 10 miteinander verbindet. An diesem Heckabschlussteil 12 ist eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 angeordnet.
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Eine solche Anordnung einer erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung 1 an einem Strukturbauteil 12 einer Fahrzeugkarosserie 10 zeigen in schematisierter Darstellung die 2 und 3.
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Diese 2 und 3 zeigen ein Strukturbauteil 12 der Fahrzeugkarosserie 10, an welchem eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 1 flächig an einer in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufenden Anlagefläche 12.1 des Strukturbauteils 12 angeordnet ist. Das Strukturbauteil 12 kann ein Heckabschlussteil entsprechend der Darstellung nach 1 oder ein Front-Abschlussteil eines Vorderwagens der Fahrzeugkarosserie 10 darstellen.
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Nach diesen 2 und 3 sowie der 1 ist die Stoßfängeranordnung 1 als ein in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufendes flächiges Deformationselement ausgebildet, welches energieabsorbierende und lastverteilende Eigenschaften aufweist.
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Dieses flächige Deformationselement 1 gemäß 2 ist aus einem Deformationswerkstoff in der Form eines Quaders mit rechteckförmigem Querschnitt als Formkörper hergestellt. Hierfür sind unterschiedliche Werkstoffe geeignet. Der Deformationswerkstoff kann aus Kunststoffschaum oder einer Wabenstruktur bestehen und ist vorzugsweise aus einem Schaumkern 1.2 oder einer Wabenstruktur 1.2 hergestellt, wobei ein solcher Schaumkern 1.2 oder eine solche Wabenstruktur energieabsorbierende Eigenschaften aufweist.
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Nach 2 liegt das flächige Deformationselement 1 mit seiner zum Strukturbauteil 12 benachbarten Seitenfläche des Kerns 1.2 vollflächig an der Anlagefläche 12.1 des Strukturbauteils 12 an und erstreckt sich über die gesamte Fahrzeugbreite des Fahrzeugs 10. Ferner weist das Deformationselement 1 weist eine dem Strukturbauteil 12 abgewandte Aufprallfläche 1.4 auf, die als in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufende ebene Fläche ausgebildet ist, auf die ein möglicher Kollisionspartner bzw. Aufprallpartner auftrifft.
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Gegenüber dem Deformationselement 1 nach 2 weist das Deformationselement 1 nach 3 eine als Hohlprofil 1.1 ausgebildete Hülle auf, die den Deformationswerkstoff, in 3 ebenso als Kern 1.2 dargestellt, flächig umschließt.
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Dieses Hohlprofil 1.1 ist im Querschnitt 2 als umlaufend geschlossenes Hohlprofil hergestellt. Als Werkstoffe dieses Hohlprofil kommen unterschiedliche Werkstoffe, wie bspw. Metall, Kunststoff, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe zur Verwendung. Dieses Hohlprofil 1.1 ist im Wesentlichen mit einer rechteckförmigen oder trapezförmigen Kontur ausgebildet, so dass das Hohlprofil 1.1 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) von einer einem potentiellen Aufprallpartner zugewandten Aufprallfläche als Seitenwand 1.11 und einer dem Strukturbauteil 12 zugewandten Seitenwand 1.12 gebildet wird, wobei in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) das Hohlprofil 1.1 von Seitenwänden 1.13 und 1.14 begrenzt wird. Die Seitenwände 1.11 bis 1.14 sind als ebene Flächen ausgebildet. Die Aufprallfläche 1.4 des Deformationselementes 1 als Seitenwand 1.11 des Hohlprofils 1.1 weist eine ausreichende Erstreckung in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) auf, so dass alle potentiellen Aufprallpartner im Bereich dieser Aufprallfläche 1.4 auf die Fahrzeugkarosserie 10 auftreffen.
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Der Hohlraum dieses Hohlprofils 1.1 ist vollständig mit einem Deformationswerkstoff, insbesondere einem Schaumkern 1.2 oder einer Wabenstruktur 1.2 ausgefüllt, so dass die das Hohlprofil 1.1 bildende Seitenwände 1.11 bis 1.14 eine Deckschicht bzw. eine Hülle des Kerns 1.2 bilden.
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Im Falle eines Heck- oder Frontalaufpralls auf das Fahrzeug 10, in den 2 und 3 jeweils dargestellt mit einem Pfeil P, erfolgt direkt ein Krafteintrag F auf die Aufprallfläche 1.4 des ausschließlich aus einem Deformationswerkstoff hergestellten Deformationselementes 1 bzw. auf die Aufprallfläche 1.4 als Seitenwand 1.11 des Hohlprofils 1.1. Dadurch dass der Deformationswerkstoff, realisiert als Schaumkern 1.2 oder als Wabenstruktur 1.2 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) entweder direkt gemäß 2 oder gemäß 3 über die Seitenwand 1.12 vollständig und flächig an der Anlagefläche 12.1 des Strukturbauteils 12 anliegt, erfolgt eine flächige Krafteinleitung in den Deformationswerkstoff, wodurch eine gleichmäßige Energieaufnahme und Energieabsorption durch das Deformationselement 1 sichergestellt ist.
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Das Hohlprofil 1.1 ist über die gesamte Fahrzeugbreite, also in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) vollständig mit dem Deformationswerkstoff, insbesondere dem Schaumkern 1.2 oder der Wabenstruktur 1.2 ausgefüllt. Es ist auch möglich, das Hohlprofil 1.1 nur an crashgefährdeten Bereichen der Stoßfängeranordnung 1 das Hohlprofil 1.1 mit Deformationswerkstoff, insbesondere einem Schaumkern 1.2 oder einer Wabenstruktur 1.2 auszufüllen.
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Die 4 zeigt im Detail die an dem Heckabschlussteil 12 der Fahrzeugkarosserie 10 nach 1 angeordnete Stoßfängeranordnung 1 gemäß 3. Hieraus ist ersichtlich, dass die dem Heckabschlussteil 12 zugewandte Seitenwand 1.12 des Hohlprofils 1.1 flächig an dem Heckabschlussteil 12 angeordnet ist und die gegenüberliegende Seitenwand 1.11 eine einem potentiellen Crashpartner zugewandte und im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufende Aufprallfläche bildet. Bei dieser Fahrzeugkarosserie 10 nach 4 kann anstelle der Stoßfängeranordnung 1 gemäß 3 kann auch die Stoßfängeranordnung 1 nach 2 verwendet werden.
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Die Stoßfängeranordnung 1 gemäß 3 kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass zunächst ein Faservlies um den Schaumkern gelegt oder gewickelt wird und anschließend ein solches Gebilde mit einer Matrix getränkt wird, die durch das Faservlies in den Schaumkern gelangt und so das Faservlies mit dem Schaumkern verklebt wird. Anschließend wird mittels eines Formwerkzeuges dieses Gebilde durch Pressen in die gewünschte Form der Stoßfängeranordnung 1 gebracht und anschließend ausgehärtet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßfängeranordnung, Deformationselement
- 1.1
- Hohlprofil der Stoßfängeranordnung 1
- 1.11
- Seitenwand des Hohlprofils 1.1
- 1.12
- Seitenwand des Hohlprofils 1.1
- 1.13
- Seitenwand des Hohlprofils 1.1
- 1.14
- Seitenwand des Hohlprofils 1.1
- 1.2
- Deformationswerkstoff, Kunststoffschaum, Schaumkern, Wabenstruktur
- 1.4
- Aufprallfläche der Stoßfängeranordnung 1
- 10
- Fahrzeugkarosserie
- 11
- Längsträger der Fahrzeugkarosserie 10
- 12
- Strukturbauteil, Heckabschlussteil der Fahrzeugkarosserie 10
