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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Stoßfängeranordnung der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 063 538 A1 bekannt geworden. Hier wird eine Stoßfängeranordnung für Kraftfahrzeuge beschrieben, die eine Stoßfängerverkleidung, einen Stoßfängerquerträger und ein zwischen der Stoßfängerverkleidung und dem Stoßfängerquerträger befindliches energieabsorbierendes Element bzw. energieabsorbierende Struktur umfasst.
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Energieabsorbierende Strukturen im Bereich der Stoßfängeranordnung werden immer mehr dazu eingesetzt, um neben dem Schutz der dahinterliegenden Bauteile vor allem den Schutz für Fußgänger zu verbessern. Dazu werden üblicherweise in dem Hohlraum zwischen dem meist schalenförmig aufgebauten Stoßfängerverkleidung und dem Stoßfängerquerträger energieabsorbierende Elemente oder energieabsorbierende Strukturen integriert, die dazu dienen, die bei einem Zusammenprall mit einem Fußgänger im Bereich des Beinabschnitts auftretende Stoßenergie soweit wie möglich zu absorbieren und damit das Verletzungsrisiko für den Fußgänger zu minimieren.
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Zum größten Teil wird heute beim Fußgängerschutz im Bereich des Beinaufschlags zwischen Stoßfängerverkleidung und Biegeträger ein Kunststoffpolymerschaum als energieabsorbierendes Element eingesetzt, indem in den Zwischenraum zwischen Biegeträger und Stoßfängerverkleidung ein Schaum in Form von Schaumteilen oder Schaumblöcken eingelagert wird.
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Aktuell wird beispielsweise zur Erfüllung der Fußgängerschutzanforderungen ein energieabsorbierender Polypropylenschaumstoff (EPP Schaumstoff) mit einer Dichte von etwa 30 g/l eingesetzt. Dieser Schaumstoff ermöglicht es bei einer Kollision mit einem Fußgänger die Aufprallenergie bei Geschwindigkeiten zwischen 20 bis 50 km/h zu absorbieren und somit das Verletzungsrisiko zu minimieren. Jedoch steht diese Fußgängerschutzmaßnahme im direkten Zielkonflikt mit dem sogenannten Low-Speed-Crash (LSC). Der Low-Speed-Crash findet in einem Bereich unter 20 km/h statt. Dabei ist die Zielanforderung des Low-Speed-Crash bei beispielsweise kleinen Parkremplern und Auffahrunfällen das Schadensbild so niedrig wie möglich zu halten.
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Der aktuell verwendete EPP 30 g/l Absorberschaum als energieabsorbierendes Element bzw. energieabsorbierende Struktur, der die Fußgängerschutzanforderungen erfüllt, kann bei den Low-Speed-Crash Anforderungen problematisch sein. Der Absorberschaum hat bei hohen Lastniveaus, wie sie beim Low-Speed-Crash der Fall sind, eine sehr geringe Restblocklänge. Als Näherung kann hier etwa 1/6 der Ausgangsdicke für die Restblocklänge. So wird beispielsweise ein 100 mm dicker Absorberschaum bei einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug bis auf 16 mm komprimiert und erlaubt dabei ein Eindringen des Kollisionspartner in die Frontstruktur des Fahrzeuges von bis zu 84 mm.
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Beim Low-Speed-Crash kommt es dagegen auf jedem Millimeter weniger Intrusion der Crashobjekte in die Fahrzeugfront an, um das Beschädigungsausmaß so gering wie möglich zu halten. Es ist daher erstrebenswert, den Restblock des Absorberelementes zu erhöhen und gleichzeitig die Fußgängerschutzanforderungen zu erfüllen um den Zielkonflikt zwischen Fußgängerschutzanforderungen und Low-Speed-Crash optimaler auszugestalten.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, eine verbesserte Stoßfängeranordnung vorzuschlagen, insbesondere eine Stoßfängeranordnung vorzuschlagen, die den Zielkonflikt zwischen Fußgängerschutzanforderungen und Low-Speed-Crash besser lösen kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Stoßfängeranordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass das energieabsorbierende Element mindestens eine zickzackförmige Struktur umfasst, kann der Zielkonflikt zwischen Fußgängerschutzanforderungen und Low-Speed-Crash besser gelöst werden. Die zickzackförmige Struktur kann wie ein Federelement ausgelegt werden. Bei maximaler Stauchung der zickzackförmigen Struktur ergibt sich für ein derartig ausgestaltetes energieabsorbierendes Element eine Restblockdicke, die beispielsweise deutlich höher als die Restblockdicke eines energieabsorbierenden Elementes aus EPP 30 g/l Absorberschaum ist. Hierdurch ergibt sich Potential für den Fall eines Low-Speed-Crash, sprich einer Einwirkung auf den Stoßfängerverkleidung bei einer Kollision im Bereich einer geringen Geschwindigkeit. Andererseits ergibt sich für den Fußgängerschutz durch die zickzackförmige Struktur ein erheblicher Deformationsweg, der durch Zusammenfalten der zickzackförmigen Struktur im Falle eines Zusammenstoßes bereitgestellt werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zickzackförmige Struktur aus einem flexiblen Material, insbesondere einem flexiblen Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen (PP), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), hergestellt ist. Insbesondere eine flexibles Material eignet sich in vorteilhafter Weise zur Ausgestaltung eines Federelementes.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das energieabsorbierende Element einen Stoßfängerverkleidungsanschluss und einen Stoßfängerquerträgeranschluss umfasst, wobei die mindestens eine zickzackförmige Struktur zwischen dem Stoßfängerverkleidungsanschluss und dem Stoßfängerquerträgeranschluss angeordnet ist. Durch die gesonderte Ausgestaltung eines Stoßfängerverkleidungsanschlusses bzw. eines Stoßfängerquerträgeranschlusses kann ein vordefinierter Anschlusspunkt für das energieabsorbierende Element bereitgestellt werden, der beispielsweise mit vorbestimmten Gewindebohrungen, Anschlussklemmen, etc. ausgestattet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das energieabsorbierende Element mindestens zwei, vorzugsweise vier, zickzackförmige Strukturen umfasst. Durch die Auswahl einer vorbestimmten Anzahl von zickzackförmigen Strukturen können Eigenschaften des energieabsorbierenden Elementes entsprechend eingestellt werden, wie beispielsweise eine entsprechende Federkennlinie.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zickzackförmige Struktur mindestens zwei Stäbe, vorzugsweise drei bis zehn Stäbe, umfasst, die endseitig miteinander verbunden sind und einen Winkel α zwischen sich einschließen. Grundsätzlich ähnelt die zickzackförmige Struktur der Wand eines Blasebalgs einer Ziehharmonika. Über die entsprechenden Winkel zwischen den Stäben kann ebenfalls Einfluss auf die Eigenschaften des energieabsorbierenden Elementes genommen werden. Die Winkel zwischen den Stäben einer zickzackförmigen Struktur können auch unterschiedlich sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das energieabsorbierende Element mindestens einen Ausgangszustand und einen zusammengedrückten Zustand als Restblock einnehmen kann. Das energieabsorbierende Element wird in seinem Ausgangszustand verbaut. Durch eine Krafteinwirkung auf den Stoßfängerverkleidung, beispielsweise durch einen Crash, kann das energieabsorbierende Element bis auf einen Restblock zusammengedrückt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Winkel α zwischen den Stäben in einem Ausgangszustand des energieabsorbierenden Elements zwischen 20 und 90 Grad, vorzugsweise 45 Grad, beträgt. Die vorgenannten Winkel haben sich bei der Auslegung der zickzackförmigen Struktur besonders bewährt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stäbe eine Dicke zwischen 1 bis 10 mm, vorzugsweise 7,5 mm, aufweisen, wobei die Dicke des energieabsorbierenden Elements in einem Ausgangszustand zwischen 80 und 110 mm, vorzugsweise 100 mm, beträgt, wobei die Dicke des energieabsorbierenden Elementes in einem zusammengedrückten Zustand als Restblock zwischen 30 und 65 mm, vorzugsweise 45 mm, beträgt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zickzackförmige Struktur, insbesondere das energieabsorbierende Element, einstückig ausgestaltet ist. Eine derartige Ausgestaltung der zickzackförmigen Struktur bzw. des energieabsorbierenden Elementes hat sich in der Praxis besonders bewährt. Es kommt beispielsweise eine Herstellung als Kunststoffspritzgussteil in Frage.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht;
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2 eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung in einer geschnittenen Draufsicht;
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3 ein energieabsorbierendes Element einer erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung in einem Ausgangszustand;
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4 ein energieabsorbierendes Element einer erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung in einem Zustand als Restblock.
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Bezugszeichenliste
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- α
- Winkel zwischen zwei Stäben der zickzackförmigen Struktur
- SE
- Dicke von Stoßfängerverkleidungsanschluss, Stoßfängerquerträgeranschluss, Stäbe der zickzackförmigen Struktur
- SG
- Gesamtdicke des energieabsorbierenden Elementes in einem Ausgangszustand
- SR
- Restblockdicke
- 1
- Stoßfängerverkleidung
- 2
- Stoßfängerquerträger
- 3
- energieabsorbierendes Element
- 4
- Deformationsweg
- 31
- Stoßfängerverkleidungsanschluss
- 32
- Stoßfängerquerträgeranschluss
- 33
- zickzackförmige Struktur
- 331
- Stab
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Eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung umfasst im Wesentlichen eine Stoßfängerverkleidung, einen Stoßfängerquerträger und ein zwischen der Stoßfängerverkleidung und dem Stoßfängerquerträger angeordnetes energieabsorbierendes Element bzw. energieabsorbierende Struktur.
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Bei der Stoßfängerverkleidung handelt es sich im Wesentlichen um ein Spritzgussteil.
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Das energieabsorbierende Element umfasst im Wesentlichen einen Stoßfängerverkleidungsanschluss, einen Stoßfängerquerträgeranschluss und mindestens eine zickzackförmige Struktur. Vorzugsweise sind mehrere zickzackförmige Strukturen, in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel vier zickzackförmige Strukturen, zwischen dem Stoßfängerverkleidungsanschluss und dem Stoßfängerquerträgeranschluss angeordnet. Die zickzackförmigen Strukturen liegen vorzugsweise in einer Ebene oder sind parallel zu einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
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Bei dem Stoßfängerverkleidungsanschluss kann es sich beispielsweise um ein längliches, quaderförmiges Profil handeln. Auch der Stoßfängerquerträgeranschluss kann als längliches, quaderförmiges Profil ausgestaltet sein.
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Die zickzackförmige Struktur umfasst im Wesentlichen einen Anzahl von Stäben, die jeweils endseitig miteinander verbunden sind. Die Stäbe schließen zwischen sich einen Winkel α ein. In einem Ausgangszustand des energieabsorbierenden Elementes beträgt dieser Winkel α etwa 45°. Denkbar sind jedoch Winkel α zwischen 20 und 90 Grad. Mit dieser Gestalt ähnelt die zickzackförmige Struktur der Wand eines Blasebalgs einer Ziehharmonika. Die zickzackförmige Struktur kann wie ein Federelement ausgelegt werden.
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In der abgebildeten Ausführungsform sind zudem beispielhafte Dicken des Stoßfängerverkleidungsanschlusses, des Stoßfängerquerträgeranschlusses und der einzelnen Stäbe der zickzackförmigen Strukturen angegeben, die jeweils mit dem Bezugszeichen SE gekennzeichnet und im dargestellten. Ausführungsbeispiel 7,5 mm stark ausgeführt sind.
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In einem Ausgangszustand, wie in 3 dargestellt, beträgt die Gesamtdicke des beispielhaft dargestellten energieabsorbierenden Elementes SG = 100 mm.
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In einem zusammengedrückten Zustand des energieabsorbierenden Elements, wie in 4 dargestellt, beträgt die Gesamtdicke SR nur noch 45 mm. Dieser zusammengedrückte Zustand des energieabsorbierenden Elements wird auch als Restblock bzw. dessen Dicke als Restblockdicke SR bezeichnet.
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Das energieabsorbierende Element weist einen bevorzugten Deformationsweg auf, der in den Abbildungen mittels eines Pfeiles mit dem Bezugszeichen 4 dargestellt ist. Der Deformationsweg liegt vorzugsweise in der durch die zickzackförmigen Strukturen aufgespannten Ebene oder ist parallel dazu ausgerichtet.
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Das energieabsorbierende Element ist vorzugsweise einstückig und/oder aus Kunststoff hergestellt. Vorzugsweise sind zumindest die zickzackförmige Struktur einstückig und/oder aus Kunststoff hergestellt.
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Sobald das energieabsorbierende Element auf Restblock zusammengedrückt ist, können nunmehr auch höhere Lastniveaus erreicht werden. Die zickzackförmigen Strukturen können beispielsweise wie Federelemente ausgelegt werden, die bei maximaler Stauchung eine maximale Materialdicke ergeben, die deutlich höher als der Restblock eines Schaumstoffblocks aus Polypropylenschaumstoff (EPP Schaumstoff) mit einer Dichte von etwa 30 g/l ist. Die Restblockdicke wird dabei im Wesentlichen durch die Wanddicken SE der Stäbe definiert. Somit ergibt sich beispielsweise bei Wanddicken von SE = 7,5 mm bei dem Restblock eine Mindestdicke von SR = 45 mm, welche deutlich höher als beim Restblock eines Schaumstoffblocks aus Polypropylenschaumstoff (EPP Schaumstoff) mit einer Dichte von etwa 30 g/l ist und somit für den Low-Speed-Crash Potential mitbringt. Für den Fußgängerschutz bleiben somit noch 55 mm Deformationsweg.
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Es ist vorzugsweise ein optimales Verhältnis zwischen dem erreichbaren Deformationsweg für den Fußgängerschutz und der maximal möglichen Restblockmenge für den Low-Speed-Crash zu ermitteln, um beiden Anforderungen gerecht zu werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008063538 A1 [0002]
