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Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Vertiefung zur Aufnahme eines optischen Elements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Als optisches Element werden insbesondere Reflektoren (passive Beleuchtungselemente) oder aktive Beleuchtungselemente angesehen. Unter aktiven Beleuchtungselementen werden solche verstanden, denen Energie zugeführt wird, um aktiv Licht aussenden zu können, z.B. Nebelscheinwerfer, Nebelschlussleuchten oder sonstige Scheinwerfer.
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Aus
US 2008/0088141 A1 ist ein hinterer Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Reflektors bekannt, wobei die Ausnehmung zur Aufnahme des Reflektors eine sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) erstreckende Fläche aufweist. Um ein Herausfallen des Reflektors aus der Ausnehmung bei Kollisionen zu vermeiden, ist in dem hinter dem Stoßfänger angeordneten Stoßfängerquerträger im Bereich der Anordnung des Reflektors eine „Eintauchvertiefung“ vorgesehen. Das heißt, der Abstand zwischen der Rückseite des eingesetzten Reflektors zu dem in Fahrzeuglängsrichtung unmittelbar folgenden Stoßfängerquerträger ist größer gewählt als der Abstand der Rückseite des Stoßfängers in den seitlich in Fahrzeugquerrichtung angrenzenden Bereichen zu dem Stoßfängerquerträger. Aufgrund dieser Ausbildung steht dem Reflektor bei Kollisionen mit der „Eintauchvertiefung“ ein größerer Raum für Verschiebungen durch elastische Verformung des Stoßfängers zur Verfügung als in benachbarten Bereichen. Die Ausbildung des in
US 2008/0088141 A1 beschriebenen Stoßfängers ist nicht geeignet für langgestreckte Reflektoren und/oder für Reflektoren, die in Eckbereichen des Stoßfängers angeordnet sind. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass der Reflektor sich im Kollisionsfall über seine elastische Dehnbarkeit hinaus verformt und Schaden nimmt.
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Aus der Praxis sind ferner Stoßfänger für Kraftfahrzeuge bekannt, die Vertiefungen zum Einsetzen von Reflektoren aufweisen, wobei die Vertiefungen dünnwandig ausgebildete Stützwände umfassen, mit denen die einzusetzenden Reflektoren im eingesetzten Zustand zur Anlage kommen bzw. an denen sie sich abstützen können. Bei diesen Stoßfängern kann es insbesondere in Verbindung mit der Verwendung von langgestreckten und/oder in Eckbereichen angeordneten Reflektoren oder sonstigen optischen Elementen zu einer Beschädigung des optischen Elements kommen, weil im Kollisionsfall oder bei Pendelschlagversuchen (mit denen ein Kollisionsfall simuliert wird) eine zu hohe Biegebelastung auf den Reflektor einwirkt. In der Praxis werden aus diesem Grund in Eckbereichen teilweise mehrere, einzelne optische Elemente eingesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßfänger mit mindestens einer Vertiefung zur Aufnahme eines optischen Elements im Eckbereich des Stoßfängers zur Verfügung zu stellen, die insofern zur Aufnahme langgestreckter, einstückiger optischer Elemente besonders geeignet ist, als ein verbesserter Schutz des optischen Elements vor einer überhöhten Biegebelastung gewährleistet wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere praktische Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Bei einem erfindungsgemäßen Stoßfänger mit mindestens einer Vertiefung zur Aufnahme eines optischen Elements erstreckt sich die Vertiefung mindestens teilweise über einen Eckbereich, wobei die Vertiefung in einem Bereich, der als rückseitige Stütze für das einzusetzende optische Element dient, eine mit dem Stoßfänger verbundene oder an dem Stoßfänger ausgebildete Aussteifung umfasst. Eine solche Aussteifung kann insbesondere eine Materialverstärkung gegenüber der durchschnittlichen Wandstärke des Stoßfängers sein, insbesondere im Bereich der Außenhaut. Mit anderen Worten ausgedrückt, soll unter einer Aussteifung insbesondere eine Materialverstärkung zu verstehen sein, deren Tiefenausdehnung größer ist als die durchschnittliche Wandstärke der Außenhaut des Stoßfängers.
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Ebenfalls als Aussteifung im Sinne der Erfindung zu verstehen sein sollen Rippenstrukturen und/oder Verprägungen, die innerhalb des Stoßfängers in einem Bereich angeordnet sind, der als rückseitige Stütze für das einzusetzende optische Element dient. Eine solche Aussteifung kann entweder selbst ebenfalls eine größere Tiefenausdehnung aufweisen, als die durchschnittliche Wandstärke der Außenhaut des Stoßfängers. Alternativ kann eine solche Aussteifung auch eine zusätzlich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Wand aufweisen, wobei die Wand in diesem Fall vorzugsweise einstückig mit der Rippenstruktur und/oder Verprägung verbunden ist. In diesem Fall muss die Rippenstruktur selbst nicht eine größere Tiefenausdehnung aufweisen, als die durchschnittliche Wandstärke der Außenhaut, da eine erhöhte Biegesteifigkeit und somit eine Aussteifung dadurch zustande kommt, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Wand durch die zusätzliche Aussteifung (zum Beispiel eine Rippenstruktur oder eine Verprägung) gestützt und somit die Biegesteifigkeit erhöht wird.
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Ein erfindungsgemäßer Stoßfänger hat den Vorteil, dass auf den Stoßfänger einwirkende Kräfte, wie sie insbesondere bei Kollisionen und bei als Kollisionssimulation dienenden Pendelversuchen auf den Stoßfänger einwirken, ein in die Vertiefung einzusetzendes optisches Element wirksam vor einer übermäßigen Biegebelastung schützt. Es wird eine lokale Überdehnung des Stoßfängers und somit auch des in der Vertiefung des Stoßfängers eingesetzten optischen Elements vermieden. Dadurch können insbesondere langgestreckte und einstückig ausgebildete optische Elemente mit einer Länge l von mindestens 100 mm, bevorzugt mindestens 200 mm und besonders bevorzugt mindestens 300 mm eingesetzt werden. Die Länge bezieht sich auf die in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung weisende Erstreckungsrichtung. Ein erfindungsgemäßer Stoßfänger kann darüber hinaus den Vorteil haben, dass bei ausreichend großer Erhöhung der Biegesteifigkeit aufgrund der Versteifung auf hinter dem Stoßfänger angeordnete Zusatzelemente, wie z.B. einen Stoßfängerquerträger, ggf. verzichtet werden kann. Dies kann zu einer Reduzierung der Herstellungskosten sowie des Fahrzeuggewichtes beitragen.
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Wenn als Aussteifung eines Verprägung und/oder eine Rippenstruktur zum Einsatz kommt, ist dies aus Effizienzgründen bevorzugt, da bei nur geringem zusätzlichen Materialbedarf und geringen zusätzlichen Herstellungskosten durch geeignete Anordnung der Verprägung und/oder Rippenstruktur als Zug-/Druck-Aufnahmestruktur hohe zusätzliche Biegekräfte bei nur geringer Verformung des Stoßfängers aufnehmbar sind.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßfängers ist beidseitig der Aussteifung jeweils mindestens ein Anschlussbereich für ein Verbindungselement ausgebildet. Als Verbindungselement in Betracht kommen sämtliche Elemente, mit welchen ein optisches Element auf sichere, einfache und/oder kostengünstige Art und Weise mit dem Stoßfänger verbunden werden kann. Dies sind insbesondere Öffnungen für Clip-, Niet-, Schraub-, und/oder Schweißverbindungen. Es kann sich hierbei jedoch auch um Flächen zur kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindung eines optischen Elements mit dem Stoßfänger handeln.
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In einer besonders praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßfängers umfasst jeder Anschlussbereich mindestens eine Öffnung, insbesondere eine zur Einführung von Clip-Elementen geeignete Öffnung. Die Verbindung eines optischen Elements mittels Clip-Elementen kann besonders einfach und kostengünstig erfolgen, da die Clip-Elemente, insbesondere bei optischen Elementen aus Kunststoff, einstückig zusammen mit dem Gehäuse des optischen Elements herstellbar sind. Zur Montage eines entsprechenden optischen Elements muss dieses lediglich so in die Vertiefung eingeführt werden, dass die Clip-Elemente in die in den Anschlussbereichen ausgebildeten Öffnungen eingeführt werden und mit dem Stoßfänger verrasten.
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In der Praxis besonders bevorzugt ist die Verwendung von im Wesentlichen formstabilen optischen Elementen. Wenn diese Elemente in Eckbereichen von Stoßfängern angeordnet werden sollen und selbst eine bogenförmige oder in anderer Art und Weise an den Eckbereich angepasste Geometrie aufweisen, ist es besonders bevorzugt, wenn mehrere, vorzugsweise alle, Öffnungen parallel zueinander verlaufende Einschubachsen aufweisen. Dies wiederum hat insbesondere in Verbindung mit Clip-Elementen den Vorteil, dass ein formstabiler Reflektor in dieser einen Einschubachsrichtung bewegt werden kann, um eine einfache und kostengünstige Verbindung zwischen Stoßfänger und optischem Element herzustellen und den Montagevorgang entsprechend einfach zu gestalten.
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Die Vertiefung für das optische Element eines erfindungsgemäßen Stoßfängers kann sich ohne Weiteres über einen Eckbereich erstrecken, deren Tangenten einen Winkel von mindestens α = 30° einschließen. Mit den Tangenten sind insbesondere die Tangenten an die äußeren Endbereiche der rückseitigen Begrenzung der Vertiefung (Stützwände, Rippenstruktur(en) und/oder Verprägung(en)) gemeint. Selbst Winkel von mindestens 40° und besonders bevorzugt mindestens 50° lassen sich in Verbindung mit erfindungsgemäßen Stoßfängern und einstückigen optischen Elementen ohne Weiteres realisieren. Besonders bevorzugte Aussteifungen für eine solche Ausführungsform werden in Verbindung mit den Figurenbeschreibungen noch im Detail erläutert.
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Insbesondere in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform – allgemein jedoch mit jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen – kombinierbar ist ein erfindungsgemäßer Stoßfänger mit mindestens drei Anschlussbereichen, zwischen welchen sich jeweils mindestens eine Aussteifung erstreckt. Dabei ist es auch möglich, dass die sich zwischen den jeweiligen Anschlussbereichen erstreckenden Aussteifungen miteinander zu einer einheitlichen Aussteifung verbunden sind. Entscheidend ist lediglich, dass zwischen zwei Anschlussbereichen, insbesondere solchen Anschlussbereichen, die einen Abstand von mindestens 100 mm, mindestens 150 mm und/oder 200 mm aufweisen, ein Teilbereich einer Aussteifung angeordnet ist, um die Biegesteifigkeit in diesen Bereichen zu erhöhen.
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Die Erfindung wurde insbesondere für aus Kunststoff hergestellte Stoßfänger entwickelt. Dementsprechend sind der Stoßfänger, die Aussteifung und/oder die Anschlussbereiche in besonders praktischen Ausführungsformen aus Kunststoff hergestellt bzw. ausgebildet.
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Alternativ oder in Ergänzung dazu sind die Aussteifungen und/oder die Anschlussbereiche vorzugsweise einstückig an dem Stoßfänger ausgebildet. Besonders einfach und kostengünstig ist die Herstellung eines erfindungsgemäßen Stoßfängers, wenn der Stoßfänger, die Aussteifung (EM) und die Anschlussbereiche aus Kunststoff ausgebildet und in einem Herstellungsschritt hergestellt sind.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßfängers erstreckt sich die Aussteifung über mindestens 50 Prozent der Höhe und/oder mindestens 50 Prozent der Länge der Vertiefung bzw. der Länge zwischen zwei Anschlussbereichen. Wenn mehr als zwei Anschlussbereiche vorgesehen sind, erstreckt sich die Vertiefung vorzugsweise über mindestens 50 Prozent der Länge zwischen zwei benachbarten Anschlussbereichen. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Aussteifung über mindestens 80 Prozent der Höhe und/oder mindestens über 80 Prozent der Länge der Vertiefung bzw. der Länge zwischen zwei Anschlussbereichen.
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Wie bereits dargelegt, hat ein erfindungsgemäßer Stoßfänger den großen Vorteil, dass in die Vertiefung ein einstückiges, optisches Element einsetzbar ist. Der Schutz bezieht sich daher auch auf Stoßfänger mit in die Vertiefung eingesetzten optischen Elementen, insbesondere einstückigen optischen Elementen, die sich über eine Länge l von mindestens 100 mm, bevorzugt mindestens 150 mm und besonders bevorzugt mindestens 200 mm in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Die vorstehend erwähnte Länge bemisst sich an der Geometrie des Stoßfängers im Bereich der Vertiefung. Sie soll entlang der Mittellinie der Vertiefung gemessen werden, die sich bei den meisten Vertiefungen über ein konstantes Höhenniveau bewegt.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Rückansicht eines Kraftfahrzeuges, in welcher mit II ein Bereich gekennzeichnet ist, der in 2 vergrößert dargestellt ist,
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2 einen erfindungsgemäßen Stoßfänger mit einem eingesetzten optischen Element in einer Ansicht von außen,
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3a einen Horizontalschnitt gemäß der Linie II-II in 1 und einen Stoßfänger gemäß dem Stand der Technik,
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3b einen Horizontalschnitt gemäß der Linie II-II aus 1 durch den in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Stoßfänger,
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4a den in 2a dargestellten Stoßfänger gemäß dem Stand der Technik in einer Ansicht von innen und
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4b den in 2b und in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Stoßfänger in einer Ansicht von innen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Stoßfänger 12 mit einer Ansicht von hinten. Bei dem Stoßfänger 12 handelt es sich daher um einen hinteren Stoßfänger.
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Der in 1 mit II gekennzeichnete, mit einer gestrichelten Linie eingegrenzte Bereich ist in 2 vergrößert wiedergegeben. In 2 ist erkennbar, dass in den Stoßfänger 12 ein als optisches Element 14 dienender Reflektor 16 mit der Länge l in einer in dem Stoßfänger ausgebildeten Vertiefung 18 eingesetzt ist, welche im Wesentlichen die gleiche Länge aufweist. Die Länge l erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform über ein einheitliches Höheniveau (z-Richtung). Die Vertiefung 18 ist in einem bogenförmigen Eckbereich 20 des Stoßfängers 12 ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung).
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Die Tangenten t1 und t2 an die äußeren Endbereiche der rückseitigen Begrenzung der Vertiefung 18, die zur Anlage des eingesetzten optischen Elements 14 dient, sind in 3b eingetragen. Der Winkel α zwischen den beiden Tangenten t1 und t2 beträgt in der gezeigten Ausführungsform ungefähr 55°.
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Es wird nun zunächst anhand der 3a und 4a ein Stoßfänger 12 gemäß dem Stand der Technik erläutert, wobei für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Verbindung dem anschließend im Detail insbesondere anhand der 3b und 4b beschriebenen erfindungsgemäßen Stoßfänger 12 verwendet werden.
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Wie in 3a zu erkennen ist, sind in dem Bereich, der als rückseitige Stütze für das optische Element 14 dient gemäß dem Stand der Technik dünnwandige ausgebildete Stützwände 22 ausgebildet. Diese Stützwände 22 sind zwischen drei Anschlussbereichen 24 ausgebildet, in denen Öffnungen (nicht erkennbar) für Clip-Elemente 26 ausgebildet sind. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Clip-Elemente 26 sind in der gezeigten Ausführungsform einstückig an dem als optisches Element 14 dienenden Reflektor 16 ausgebildet. Die Einschubachsen E der Clip-Elemente 26 verlaufen parallel zueinander. Mit der gestrichelten Linie 28 ist angedeutet, welcher elastischen Verformung das optische Element 14 bei Krafteinwirkung eines nur schematisch dargestellten Pendels 34 in einem Pendelschlagversuch in Richtung des Pfeils F standhalten müsste, wenn mit dem Pendelschlagversuch eine Kollisions mit ca. 2,5 km/h simuliert würde.
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Die Rückseiten der Stützwände 22 sowie die Anschlussbereiche 24 mit den hindurchragenden Clip-Elementen 26 des Reflektors 16 sind in 4a gut zu erkennen.
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Als Stützwand 22 werden in dem in Verbindung mit den 3a und 4a beschriebenen Stoßfänger 12 gemäß Stand der Technik lediglich die Stützwände 22 verstanden, welche sich im Wesentlichen parallel zu der Außenseite des Stoßfängers 12 erstrecken.
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Im Folgenden wird anhand der 3b und 4b ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßfängers 12 beschrieben.
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Wie in 4b erkennbar ist, sind insbesondere in den Bereichen zwischen zwei Anschlussbereichen 24 sich von den Stützwänden 22 zur Innenseite des Kraftfahrzeuges 10 hin erstreckende Rippenstrukturen 30 ausgebildet. Die Rippenstrukturen 30 sind zusammen mit den Stützwänden 22 und dem Stoßfänger 12 einstückig aus Kunststoff ausgebildet. Die in 4b gezeigten Rippenstrukturen 30 erstrecken sich über etwa fünfzig Prozent der sich in z-Richtung erstreckenden Höhe der Vertiefung 18 (Vertiefung 18 ist in 4b nicht erkennbar – siehe 2 und 3b). Die Rippenstrukturen 30 erstrecken sich ferner jeweils über die gesamte Länge L zwischen zwei benachbarten Anschlussbereichen 24.
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In der gezeigten Ausführungsform bestehen die Rippenstrukturen 30 zwischen zwei benachbarten Anschlussbereichen 24 aus vier Umfangsrippen, die über zwei sich kreuzende, diagonale Rippen miteinander verbunden sind. Zu den Außenseiten der Vertiefung 18 erstreckt sich auf der Innenseite ferner eine obere Zusatzrippe 32, um die Steifigkeit in diesem Bereich auch in den Anschlussbereichen 24 und darüber hinaus erhöhen zu können.
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Die Einschubachsen E der Clip-Elemente 26, die zur Verbindung des Reflektors 16 mit dem Stoßfänger 12 dienen, sind auch bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Stoßfängers 12 parallel zueinander ausgerichtet, so dass der Reflektor 16 auf einfache Art und Weise mit dem Stoßfänger 12 verbunden werden kann, indem die Clip-Elemente 26 in Richtung der Erstreckungsachsen E so in die in dem Stoßfänger 12 ausgebildeten Öffnungen eingeführt werden, dass die Clip-Elemente 26 mit dem Stoßfänger 12 verrasten.
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Vorzugsweise wird für die Dicke der Rippen 32 sowie für die Wandstärke des Stoßfängers 12 im Wesentlichen die gleiche Wandstärke verwendet, vorzugsweise eine Wandstärke zwischen 1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt eine Wandstärke zwischen 2 mm und 4 mm.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Diesbezüglich wird insbesondere noch einmal darauf verwiesen, andere Rippenstrukturen oder Verprägungen auszubilden, insbesondere mehrere in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung verlaufende Rippen und/oder Verprägungen oder vergrößerte Wandstärken in einem Bereich auszubilden, der als rückseitige Stütze für das einzusetzende optische Element dient und mit dem Stoßfänger verbunden ist.
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Auch ist es nicht erforderlich, dass das optische Element und oder der Stoßfänger bogenförmig gestaltet ist. Es kann sich auch um anderweitig gestaltete Eckbereiche, insbesondere um ein- oder mehrfach abgekantete Geometrien handeln. In diesem Fall weist die Vertiefung zusätzlich oder in Ergänzung eine oder mehrere Abkantungen auf. Ferner wird explizit darauf hingewiesen, dass – abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel – auch ausschließlich Verprägung(en) und/oder eine Rippenstruktur als Aussteifung (und gleichzeitig vollständige oder partielle Anlagefläche) vorgesehen sein können und insoweit auf eine zusätzliche Stützwand, wie aus dem Stand der Technik bekannt, verzichtet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Stoßfänger
- 14
- optisches Element
- 16
- Reflektor
- 18
- Vertiefung
- 20
- bogenförmiger Eckbereich
- 22
- Stützwand
- 24
- Anschlussbereich
- 26
- Clip-Element
- 28
- gestrichelte Linie
- 30
- Rippenstruktur
- 32
- Zusatzrippe
- 34
- Pendel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0088141 A1 [0002, 0002]