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Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Stoßfängeranordnung, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Stoßfängeranordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Heutige Stoßfängeranordnungen im Heckbereich des Kraftwagens umfassen üblicherweise einen durch eine Stoßfängerverkleidung kaschierten Biegequerträger, welcher unter Vermittlung jeweiliger Energieabsorptionselemente an korrespondierenden Längsträgerstrukturen des Kraftwagenrohbaus abgestützt ist. Der Biegequerträger muss dabei mehrere Funktionen mit unterschiedlichen Anforderungen an seine Festigkeit und Steifigkeit erfüllen. So umfasst dieser zum Abschleppen des Fahrzeugs üblicherweise eine Aufnahme für eine Abschleppöse und muss möglichst steif ausgebildet sein, um entsprechende Kräfte übertragen zu können. Für kleinere Auffahrunfälle oder Parkrempler muss der Biegequerträger weich sein, damit die Heckstruktur des Fahrzeugs möglichst nicht beschädigt wird, um somit die Reparaturkosten gering zu halten. Bei einem Heckaufprall mit hohen Geschwindigkeiten und entsprechend hohen Unfallkräften hingegen muss der Querträger die Heckstruktur besonders verstärken und möglichst viel Energie über die zugehörigen Energieabsorptionselemente verzehren, um hierdurch die Heckstruktur möglichst zu schützen und keine unkontrollierten Deformationen im Heckbereich entstehen zu lassen. Dieser Umstand ist vor allem dann wichtig, wenn im Heckbereich des Kraftwagens sensible Geräte oder Einrichtungen wie beispielsweise große Batterien zum Fahrzeugantrieb mitgeführt werden.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2008 037 244 A9 ist bereits eine Stoßfängeranordnung bekannt, bei welcher ein äußeres Querträgerelement über jeweilige Energieabsorptionselemente am Kraftwagenrohbau abgestützt ist. Innenseitig beziehungsweise in Fahrzeuglängsrichtung vor diesem äußeren Querträgerelement ist ein inneres Querträgerelement am Kraftwagenrohbau angeordnet, welches von den Energieabsorptionselementen durchsetzt ist und in Fahrzeuglängsrichtung druckschwach und in Fahrzeugquerrichtung verhältnismäßig druckstabil ausgebildet ist. Durch die druckstabile Ausgestaltung des inneren Querträgerelements in Fahrzeugquerrichtung wird bei einem Anprall sichergestellt, dass die Energieabsorptionselemente nicht einknicken oder seitlich ausweichen. Aufgrund der druckschwachen Ausgestaltung in Fahrzeuglängsrichtung kollabiert das innere Querträgerelement in dieser Richtung ohne große Krafteinwirkung und beeinflusst somit nicht das Deformationsverhalten der Energieabsorptionselemente in der gleichen Kraftrichtung. Die beiden Querträgerelemente sind dabei über eine im Querschnitt V-förmige Querverbindung über deren sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Länge miteinander verbunden beziehungsweise gekoppelt. Der innere Querträger ist seinerseits zwischen jeweiligen Abschnitten der entsprechenden Energieabsorptionselemente angeordnet, über welche der äußere Querträger rohbauseitig abgestützt ist. Kommt es bei der vorliegenden Stoßfängeranordnung zu einem Heckaufprall, so wird bereits bei relativ geringen Aufprallkräften nicht nur der äußere Querträger, sondern auch der innere Querträger - insbesondere in Folge seiner Einbindung in die Energieabsorptionselemente des äußeren Querträgers - mit entsprechenden Unfallkräften beaufschlagt beziehungsweise bei einer Deformation entsprechend mitbewegt und -verformt.
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Aus der
DE 102 29 600 A1 geht ein Kraftwagen mit einer in dessen Heckbereich vorgesehenen Stoßfängeranordnung hervor, welche ein äußeres, nach außen konvex gekrümmtes Querträgerelement und ein inneres, geradlinig ausgebildetes Querträgerelement umfasst, wobei das äußere Querträgerelement am inneren Querträgerelement im Bereich seitlicher Enden derart befestigt ist, dass Relativbewegungen zwischen den Querträgerelementen möglich sind. Aufgrund dieser Formgebung der Querträgerelemente begrenzen diese im Bereich zwischen ihren Anbindungsstellen einen Freiraum. Am inneren Querträgerelement sind Längsträger des Kraftwagenrohbaus befestigt. Bei einer kollisionsbedingten Kraftbeaufschlagung des äußeren Querträgerelements in seinem mittleren Bereich kommt dieses in Anlage mit dem inneren Querträgerelement und wird von diesem abgestützt, das sich seinerseits an den Längsträgern abstützt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftwagen mit einer Stoßfängeranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher eine verbesserte funktionale Trennung für Kollisionen mit geringer oder hoher Geschwindigkeit beziehungsweise geringen oder hohen Unfallkräften möglich ist, und deren Aufbau zudem hinsichtlich jeweiliger Deformationen optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Kraftwagen zeichnet sich dadurch aus, dass das innere Querträgerelement sich zwischen den Energieabsorptionselementen erstreckt und mit diesen verbunden ist und zwar in einem Längsabschnitt der Energieabsorptionselemente, in dem die Energieabsorptionselemente bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und der damit einhergehenden Verformung des äußeren Querträgerelements bis auf Block deformiert werden, dass das äußere Querträgerelement eine gegenüber dem inneren Querträgerelement geringere Steifigkeit aufweist und bei einer Kollision in den Freiraum hinein verformbar ist, und dass das innere Querträgerelement so steif ausgebildet ist, dass es als -vorzugsweise unnachgiebiger- Anschlag für das äußere Querträgerelement dient.
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Das innere Querträgerelement kann in einem Abstand zu einer Rückwand des Kraftwagenrohbaus angeordnet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das innere Querträgerelement über eine in einem Fahrzeugmittenbereich angeordnete Längsverstrebung zumindest mittelbar in Fahrzeuglängsrichtung abgestützt. Hierdurch kann auf besonders zuverlässige Weise eine zumindest übermäßige Deformation und vor allen Dingen Intrusion des inneren Querträgerelements bei einer Kollision mit hohen Geschwindigkeiten beziehungsweise hohen Unfallkräften zuverlässig vermieden werden. Insbesondere können hierdurch entsprechend besonders schützenswerte Bauteile und Komponenten zuverlässig auch im Nahbereich des inneren Querträgerelements angeordnet werden, ohne dass bei höheren Kollisionen eine entsprechende Beschädigung oder Zerstörung droht.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn die im Fahrzeugmittelbereich angeordnete Längsverstrebung an ihrer dem inneren Querträgerelement abgewandten Seite an einem weiteren Querträgerelement abgestützt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders steife und gegen Deformationen unempfindliche Abstützung beziehungsweise Ausbildung des Querträgerelements.
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Ein besonders günstiges Querträgerelement zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, dass dieses als Mehrkammerprofil ausgebildet ist. Ein derartiges Querträgerelement kann besonders einfach und steif gestaltet werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, die Stoßfängeranordnung für ein Fahrzeugheck vorzusehen. Gerade der Umstand, dass häufig schützenswerte Bauteile und Komponenten im Fahrzeugheck angeordnet sind, bedingt eine entsprechende Stoßfängeranordnung, wie diese nunmehr bereitgestellt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das innere Querträgerelement und das äußere Querträgerelement auf einer zumindest im Wesentlichen gemeinsamen Höhe unterhalb eines Heckquerträgers des Kraftwagenrohbaus angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine besonders bauraumsparende Anordnung der Stoßfängeranordnung.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn an dem äußeren Querträgerelement eine Aufnahme für eine Abschleppöse vorgesehen ist. Hierzu ist das äußere Trägerelement entsprechend steif ausgebildet.
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Die Aufgabe wird auch durch eine Stoßfängeranordnung gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht auf eine Fahrzeugheck eines Personenkraftwagens mit der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung, welche schematisch unter einer diese verkleidenden Stoßfängerverkleidung angedeutet ist;
- 2 eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht entlang einer in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schnittebene durch das Fahrzeugheck gemäß 1, wobei die Stoßfängeranordnung mit einem äußeren beziehungsweise hinteren, über jeweilige Energieabsorptionselemente am Kraftwagenrohbau abgestützten Querträgerelement sowie mit einem in Fahrzeuglängsrichtung innenseitig beziehungsweise davor angeordneten inneren Querträgerelement, welches ebenfalls am Kraftwagenrohbau angeordnet ist, wobei das innere Querträgerelement vom äußeren Querträgerelement entkoppelt am Kraftwagenrohbau angeordnet und zwischen den beiden Querträgerelementen ein entsprechender Freiraum vorgesehen ist und in
- 3 eine Perspektivansicht von schräg außen vorne auf die beiden Querträgerelemente der Stoßfängeranordnung gemäß den 1 und 2, wobei erkennbar ist, dass das äußere beziehungsweise hintere Querträgerelement über jeweilige Energieabsorptionselemente am Kraftwagenrohbau abgestützt ist und das äußere Querträgerelement davon entkoppelt und unter Ausbildung eines Freiraums zum hinteren beziehungsweise äußeren Querträgerelement am Kraftwagenrohbau angeordnet ist.
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1 zeigt eine ausschnittsweise Perspektivansicht von schräg hinten oben auf ein Kraftwagenheck eines als Stufenheck-Limousine ausgebildeten Personenkraftwagens. Erkennbar ist dabei unter anderem eine hintere Stoßfängerverkleidung 10, welche seitlich in jeweilige hintere Kotflügel 12 übergeht und in einem Fahrzeugmittelbereich eine Ladekante 14 für einen durch einen Deckel 16 verschlossenen, sogenannten Kofferraum aufweist. Die Stoßfängerverkleidung 10 ist Teil einer Stoßfängeranordnung 18, welche in Zusammenschau mit den 2 und 3 noch detaillierter beschrieben wird.
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2 zeigt hierbei in einer ausschnittsweisen und perspektivischen Schnittansicht entlang einer in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schnittebene den Heckbereich des Kraftwagens gemäß 1 beziehungsweise von dessen Kraftwagenrohbau 20, an dessen hinterem Ende die Stoßfängeranordnung 18 angeordnet ist. Erkennbar sind dabei insbesondere ein in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet hinteres beziehungsweise äußeres Querträgerelement 22 sowie ein in einem Abstand innenseitig beziehungsweise davor angeordnetes inneres Querträgerelement 24, welche in 3 außerdem in einer separaten Perspektivansicht dargestellt sind.
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In Zusammenschau der 2 und 3 ist dabei erkennbar, dass das äußere beziehungsweise hintere Querträgerelement 22 vorliegend über jeweils korrespondierende, auch als Crashboxen bezeichneten Energieabsorptionselemente 26 am Kraftwagenrohbau 20 abgestützt ist, und zwar im vorliegenden Fall an jeweils korrespondierenden hinteren Ende entsprechender Längsträger 28, von welchen in 2 lediglich der in Vorwärtsfahrtrichtung betrachtet rechte Längsträger 28 erkennbar ist. Über die Energieabsorptionselemente 26 ist das äußere, auch als Stoßfängerbiegequerträger bezeichnete Querträgerelement 22 an der Karosserietragstruktur, hier den Längsträgern 28, angebracht. Hierzu weisen die Energieabsorptionselemente 26 entsprechende, hier rechteckförmige Befestigungsflansche auf, welche mit Durchgangsöffnungen für Befestigungselemente, insbesondere Schraubelemente, versehen sind.
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Das vordere beziehungsweise innere Querträgerelement 24 ist unter Ausbildung eines Freiraums 30 vor dem äußeren Querträgerelement 22 angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen zwischen den jeweiligen Energieabsorptionselementen 26 des äußeren Querträgerelements 22. Das heißt, das innere Querträgerelement 24 befindet sich auf Höhe der Energieabsorptionselemente 26 und noch - in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet - vor den Befestigungsflanschen der Energieabsorptionselemente 26.
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Das innere Querträgerelement 24 kann über entsprechende Befestigungsmittel mittelbar oder unmittelbar am Kraftwagenrohbau 20 befestigt sein und damit quasi entkoppelt vom Querträgerelement 22. Bei dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, dass das innere Querträgerelement 24 ebenfalls mit den Energieabsorptionselementen 26 verbunden beziehungsweise an diesen angebracht ist, und zwar vorzugsweise in einem Längsabschnitt der Energieabsorptionselemente 26, der bis zumindest einem gewissen Grad der bei einer Energie verzehrenden Deformation der Energieabsorptionselemente 26 der Verformung unter Aufrechterhaltung des Freiraums 30 standhält beziehungsweise in dem die Energieabsorptionselemente 26 bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und der damit einhergehenden Verformung des äußeren Querträgerelements 22 bis auf Block deformiert werden.
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Festzuhalten bleibt, dass die beiden Querträgerelemente 22, 24 und die Energieabsorptionselemente 26 eine modulare Baueinheit bilden, welches im Folgenden kurz als Querträgermodul bezeichnet wird, und als Ganzes montierbar und auch demontierbar sind.
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Die beiden Querträgerelemente 22, 24 sind vorliegend jeweils als Mehrkammerprofile ausgebildet, welche beispielsweise durch jeweils umgeformte Strangpressprofile oder mehrschalige Blechkonstruktionen gebildet sind.
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Insbesondere aus 2 geht außerdem hervor, dass die beiden Querträgerelemente 22, 24 unterhalb eines Heckquerträgers 32 angeordnet sind, welcher - in Fahrzeuglängsrichtung gesehen - auf Höhe der Ladekante 14 und - in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen - unterhalb derselben verläuft. Dabei ist bei dem in den Figuren darstellten Ausführungsbeispiel das innere Querträgerelement 24 - in Fahrzeuglängsrichtung gesehen - in etwa auf gemeinsamer Höhe (ungefähr gleiche Lage in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung)) mit dem Heckquerträger 32 angeordnet. Ausgehend von diesem Heckquerträger 32 erstreckt sich eine im Wesentlichen winkelförmige Rückwand 34 des Kraftwagenrohbaus nach unten hin, und zwar bis auf Höhe eines weiteren, hier U-förmigen Querträgers 36, welcher etwa - in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) betrachtet - auf Höhe der beiden Querträgerelemente 22, 24 verläuft. Dieser Querträger 36 ist auf die Rückwand 34 aufgesetzt und bildet mit dieser gemeinsam ein Hohlprofil aus. Dieser Querträger 36 bildet mit den jeweils seitlichen Längsträgern 28 und einem sich in Fahrzeuglängsrichtung in etwa auf Höhe von hinteren Radkästen angeordneten, vorderen Querträgerelement 38, welches sich zwischen den jeweiligen Längsträgern 28 erstreckt, einen einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer üblicherweise auch als Reserveradmulde bezeichneten Aufnahmewanne 40 begrenzenden Rahmen.
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Zwischen dem Querträger 36 und dem in Fahrzeuglängsrichtung in einem Abstand davor angeordneten Querträgerelement 38 erstreckt sich vorliegend eine Längsverstrebung 42 mit einer Stützstrebe 44, welche etwa im Fahrzeugmittelbereich (Y=0) angeordnet ist. Anstelle dieser vorliegend einen Stützstrebe 44 kann die Längsverstrebung 42 im Bedarfsfall auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als fachwerkartige Struktur oder dergleichen. Die Stützstrebe 44 kann beispielsweise auch als mindestens eine Hohlkammer aufweisendes Strangpressprofil ausgebildet sein.
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Über diese Längsverstrebung 42 ist im vorliegend Fall mittelbar - und zwar unter Vermittlung des Querträgers 36 und der Rückwand 34 - auch das rückwärtig der Rückwand 34 angeordnete innere Querträgerelement 24 nach vorne hin abgestützt.
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Um nun bei einem jeweiligen Heckaufprall mit geringer oder hoher Geschwindigkeit beziehungsweise mit geringen oder hohen Aufprallkräften eine entsprechende funktionale Trennung zu erreichen, sind die beiden Querträgerelemente 22, 24 mittels der Energieabsorptionselemente 26 entsprechend entkoppelt am Kraftwagenrohbau 20 angeordnet. Das hintere beziehungsweise äußere Querträgerelement 22 ist dabei unter Vermittlung der Energieabsorptionselemente 26 rohbauseitig abgestützt, so dass bei Heckkollisionen geringer oder mittlerer Geschwindigkeit lediglich das äußere beziehungsweise hintere Querträgerelement 22 beaufschlagt wird und dieses sich in den Freiraum 30 zwischen den Querträgerelementen 22, 24 hinein verformen kann und zwar maximal so weit, bis es am inneren, besonders steif und unnachgiebig ausgebildeten Querträgerelement 24 anschlägt. Dabei werden auch die Energieabsorptionselemente 26 verformt, jedoch nicht der übrige Karosserierohbau, insbesondere nicht die Längsträger 28. Für Reparaturzwecke ist es daher lediglich erforderlich, das Querträgermodul auszutauschen, was aufgrund dessen mittels Schraubverbindungen an den Längsträgern 28 lösbaren Befestigung in einfacher Weise möglich ist.
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Bei einem Heckaufprall mit hoher Geschwindigkeit mit entsprechend hohen Aufprallkräften wird das Querträgermodul soweit in Richtung zur Aufnahmewanne 40 verformt, dass das innere beziehungsweise vordere Querträgerelement 24 an der Rückwand 34 anschlägt und dort von der über die Längsverstrebung 42 abgestützt, welche einen zusätzlichen, im zentralen Bereich zwischen den Längsträgern 28 und in etwa auf der Höhe befindlichen Lastpfad aufbaut. Damit wird ein oberhalb der Laderaumkante und er Längsverstrebung 42 befindlicher Bauraum, der beispielsweise zur Unterbringung einer Hochvoltbatterie zur Versorgung eines elektrischen Antriebs des Kraftwagens oder sonstiger technisch sensibler Bauteile oder Aggregate dient, besonders geschützt. Dessen Strukturintegrität bleibt also erhalten, das heißt dass die Heckstruktur des Kraftwagenrohbaus 20 entsprechend geschützt ist und keine unkontrollierte Deformation und Intrusion erfolgt.
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Im Ergebnis ist somit erkennbar, dass bei der vorliegenden Stoßfängeranordnung 18 das äußere Querträgerelement 22 insbesondere bei einem Heckaufprall mit geringen beziehungsweise mittleren Geschwindigkeiten entsprechend unter Deformation der Energieabsorptionselemente 26 beziehungsweise des Querträgerelements 22 selbst die entsprechenden Kräfte aufnimmt, wohingegen bei hohen Geschwindigkeiten mit entsprechenden Aufprallkräften das innere, mittels der Stützstrebe 42 in Fahrzeuglängsrichtung abgestützte Querträgerelement 24 für einen entsprechenden Schutz des Raumes oberhalb der Stützstrebe 42 sorgt, indem es Intrusionen in diesen aufgrund der starren inneren Anordnung der Stütz- beziehungsweise Querträgerelemente geschützten Raums verhindert. Bei einem entsprechend geringen Heckaufprall muss vom Karosserierohbau her somit lediglich das Querträgermodul ausgetauscht werden, wohingegen die Längsträger 28 und die Anbindungsstellen des Querträgermoduls an den Kraftwagenrohbau 20 unversehrt bleiben. Dies reduziert entsprechend die Kosten und den Aufwand zur Reparatur einer Beschädigung bei leichten bis mittleren Heckaufprällen.
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Gleichwohl ist das äußere Querträgerelement 22 hinreichend steif ausgebildet, um eine Aufnahme für eine Abschleppöse aufweisen zu können. Somit können problemlos entsprechende Kräfte beim Abschleppen oder Verzurren des Kraftwagens durch das äußere Querträgerelement 22 aufgenommen werden.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung in beziehungsweise an der Heckstruktur eines Fahrzeugs mehrere Funktionen mit unterschiedlichen Anordnungen an ihre Festigkeit und Steifigkeit erfüllt und zudem zum Abschleppen eines Fahrzeugs mit der im Querträger befestigten Abschleppöse ideal steif ausgebildet ist. Das bedeutet, dass für kleine Auffahrunfälle oder sogenannte Parkrempler die Stoßfängeranordnung weich genug ist, damit die Heckstruktur des Fahrzeugs, insbesondere die Längsträger 28 und sonstige Rohbaustrukturteile, nicht beschädigt werden. Dadurch kann eine günstige die Einstufungsklasse der Versicherung erreicht werden. Bei einem Heckaufprall mit hohen Geschwindigkeiten muss der Stoßfängeranordnung die Heckstruktur besonders verstärken und möglichst viel Energie in ihrer Deformation aufnehmen um dabei die Heckstruktur zu schützen, damit keine unkontrollierten Deformationen/Intrusionen empfindliche Bauteile im Fahrzeug, beispielsweise eine Batterieanordnung, beschädigen können.
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Hierzu weist die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung 18 ein äußeres Querträgerelement 22 auf, das vorzugsweise aus mindestens einem Aluminiumprofil aufgebaut ist und in seiner Grundauslegung sowohl steif genug zum Abschleppen eines anderen Fahrzeugs oder zu Verzurren während des Transports an der Abschleppöse ist. Zum besonderen Schutz beim Hochgeschwindigkeitsheckaufprall ist das weitere Querträgerelement 24 vorgesehen, das vorzugsweise ebenfalls als Aluminiumprofil ausgebildet sein kann und von der Stützstrebe 44 abgestützt wird, so dass übermäßige Intrusionen in das Fahrzeug in den oberhalb der Stützstrebe 44 befindlichen Aufnahmeraum, in dem sich beispielsweise eine empfindliche Batterieanordnung befinden, insbesondere eingebaut sein kann, verhindert werden.
