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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein eine derartige Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur aufweisendes Kraftfahrzeug.
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Die Frontstoßfänger aktueller Kraftfahrzeuge bestehen in der Regel im Wesentlichen aus einer Stützstruktur, die mit der Karosserie verbunden ist, über die ein angepasstes schürzenartiges Kunststoffelement gestülpt wird, das die eigentliche Außenhaut des Stoßfängers ausbildet.
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Aktuelle Stoßfängeranordnungen bei Kraftfahrzeugen im Pkw-Bereich müssen unterschiedlichen legislativen und weiteren marktüblichen Anforderungen im Hinblick auf das Crashverhalten genügen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind insbesondere die Seitenbereiche der Front-Stoßfänger, die insbesondere folgenden Anforderungen genügen müssen:
- a) Die Scheinwerfer dürfen durch einen sog. Pendelschlag mit niedrigen Geschwindigkeiten nicht beschädigt werden;
- b) bei einem frontalen Aufprall mit einem entgegenkommenden Fahrzeug oder einem festen Hindernis jeweils bei geringer Überdeckung (beispielhaft sei hier der Aufprallmodus SORB, Small Offset, Rigid Barrier erwähnt) soll die Fahrzeugstruktur so versteift werden, dass das Fahrzeug seitlich vom Hindernis abgeleitet und während dieses Vorgangs möglichst viel Aufprall- in Verformungsenergie umgewandelt wird; und
- c) bei einem Fußgängeraufprall soll sich zumindest im mittleren Fahrzeugbereich die Außenhaut nach hinten verformen können, um die durch den Beinaufprall eingebrachte Energie kontrolliert abzubauen. Dazu muss die Stützstruktur geometrisch so beschaffen sein, dass in diesem Bereich ein Abstand zur Außenhaut eingehalten wird.
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Diese technisch sehr unterschiedlichen Anforderungen führten in der Vergangenheit zu verhältnismäßig aufwendigen Konstruktionen. Ein Beispiel aus dem Hause der Anmelderin hierfür ist schematisch in 4 in Draufsicht dargestellt.
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Die 4 zeigt den linken seitlichen Bereich der Trägerstruktur eines Front-Stoßfängers; die darüber gestülpte Kunststoffverkleidung ist nicht dargestellt. Die andere Hälfte (ebenfalls nicht dargestellt) soll im Wesentlichen spiegelbildlich ausgestaltet sein. Die Vorwärts-Fahrtrichtung ist durch einen Pfeil 34 gekennzeichnet.
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Ein Querträger 12' ist mittels eines Deformationselements 16', bei dem es sich um eine sog. „crash can“ (axialer Stauchkörper) handelt, mit einer Befestigungsplatte 18' verbunden. Um die Fußgängersicherheit gemäß Anforderung c) zu gewährleisten ist die (nicht dargestellte Kunststoffverkleidung) von dem Querträger beabstandet. Zum Schutz des Scheinwerfers, der sich ungefähr im Bereich des Deformationselements 16' befindet (bzw. über diesen ggf. nach außen hinausragt), ist im Stand der Technik gemäß 4 ein dedizierter sog. Catcher 40 vorgesehen, der nach vorne hin mit dem Querträger 12' verbunden ist und in diesem Bereich den Freiraum zwischen Kunststoffverkleidung und Querträger 12' reduziert bzw. eliminiert.
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Bei einer Krafteinwirkung in diesem Bereich nimmt der Catcher 40 die Kraft auf und leitet diese im Wesentlichen auf das Deformationselement 16' weiter, so dass ein Scheinwerfer soweit möglich geschützt ist.
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Der Querträger 12' verläuft an seinen äußeren Enden - im Wesentlichen der Karosseriekontur folgend - bogenförmig nach hinten. Um eine ausreichende Aufnahme bzw. Ableitung der Kräfte im SORB-Fall oder einem vergleichbaren Aufprallszenario - vgl. den vorstehenden Fall b) - zu gewährleisten, ist ein zusätzliches Deformationselement 42 vorgesehen, das ebenfalls als „crash can“ ausgebildet ist. Dieses Deformationselement 42 stützt das Stirnende des Querträgers 12' bei einem SORB-Crash oder einem vergleichbaren Aufprallszenario auf der Befestigungsplatte 18' ab und vermittelt die Aufprallkräfte in einer gewünschten Weise weiter bzw. nimmt diese durch axiale Deformation auf, da sich der Querträger 12 ansonsten zu leicht verbiegen würde und die gewünschte Spurabweichung sonst nicht auftreten würde.
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Die in 4 dargestellte Trägerstruktur gemäß dem Stand der Technik benötigt für die Gewährleistung der o.g. Anforderungen a) und b) somit dedizierte Elemente 40 und 42. Es existieren im Hause der Anmelderin auch Anordnungen für vergleichbare Zwecke, bei denen über das Deformationselement 42 hinaus sogar noch weitere Deformationselemente vorgesehen sind, um den o.g. Anforderungen gerecht zu werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur sowie ein eine derartige Struktur aufweisendes Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der bzw. bei dem die o.g. Anforderungen mittels einer erheblichen vereinfachten Konstruktion erfüllt werden können, wodurch Kosten aufgrund des Wegfalls von Komponenten und die Reduktion von Montagevorgängen gesenkt, Gewicht gespart und die Komplexität der Konstruktion insgesamt verringert werden kann.
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Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels einer Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie mittels eines diese Struktur aufweisenden Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 10.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist eine Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei die Anordnung in den beiden äußeren Bereichen jeweils einem sich im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Querträger mit jeweils einem Stirnende, und jeweils eine hinter dem Querträger liegende Befestigungsplatte, und jeweils wenigstens ein Deformationselement, das sich zwischen dem Stirnendbereich des Querträgers und der Befestigungsplatte erstreckt, aufweist.
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Die Stoßfängeranordnungsstützstruktur weist insbesondere ein integriertes Stoßfängerelement auf, das sich bogenförmig zwischen dem Stirnendbereich des Querträgers und der Befestigungsplatte erstreckt, und das gegenüber dem Querträger nach vorne hin vorsteht.
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Bevorzugt bilden integriertes Stoßfängerelement, Deformationselement und Befestigungsplatte eine näherungsweise in der Draufsicht gedachte in etwa dreiecksförmige Struktur, wobei aufgrund der in der Regel abgerundeten Form des integrierten Stoßfängerelements - entsprechend dem Karosserieverlauf an dieser Stelle - in der Regel kein ideales Dreieck, sondern ein Gebilde vorliegt, das in Draufsicht zwischen einem in etwa rechtwinkligen Dreieck (der in etwa rechte Winkel liegt dann zwischen Befestigungsplatte und Deformationselement vor) und einem Viertelkreissegment variiert.
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Mit dieser Konstruktion kann - und zwar ohne die Notwendigkeit eines separaten Bauteils oder mehrerer separater Bauteile wie im Stand der Technik - die Gefahr vermindert werden, dass ein Fahrzeugscheinwerferelement durch eine seitliche, den Scheinwerferbereich betreffende Kollision des Fahrzeugs beschädigt wird. Denn der für den Fußgängerschutz erforderliche Freiraum zwischen Kunststoffhülle und tragender Struktur kann bereits durch das Rückspringen des Querträgers gegenüber dem integrierten Stoßfängerelement gewährleistet werden. Das integrierte Stoßfängerelement kann, da es sich nur im Außenbereich befindet, in dem die Anforderungen an einem Freiraum für den Fußgängerschutz nicht gelten müssen - diese Anforderungen wären im Übrigen im Hinblick auf die in diesem Bereich befindlichen Scheinwerfer sowieso praktisch nicht erfüllbar - direkt unterhalb der Kunststoffverkleidung geführt werden, so dass der Scheinwerferschutz gemäß Anforderung a) und die Kraftableitung beim SORB-Fall oder bei einem vergleichbaren Aufprallszenario (Anforderung b) inhärent ohne zusätzliche Bauteile gewährleistet werden können.
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Im Hinblick auf den erforderlichen Freiraum ist es vorteilhaft, wenn das integrierte Stoßfängerelement um einen definierten Abstand gegenüber dem Querträger nach vorn hervorsteht. Dies können - je nachdem, ob der Zwischenraum mit einem energieabsorbierenden Schaum gefüllt wird oder frei bleibt - 40 bis 80 mm sein. Der entsprechende Abstand muss laut den entsprechenden Bestimmungen unter dem Aspekt des Fußgängerschutzes gewährleistet sein.
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Ferner ist das integrierte Stoßfängerelement bevorzugt dahingehend ausgebildet, die bei einem SORB-Aufprall oder einem seitlichen Aufprall auf ein festes Hindernis mit geringem Offset unter 90° ausgeübten Kräfte aufzunehmen und teilweise abzuleiten. Dadurch, dass das integrierte Stoßfängerelement zwischen Querträger und Befestigungsplatte angebunden ist, kann es bei einem SORB-Aufprall oder einem vergleichbaren Aufprallszenario die auftretenden Kräfte ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Deformationselemente ableiten.
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Bevorzugt ist daher in den seitlichen Bereichen zwischen Grundplatte einerseits und dem Querträger oder dem integrierten Stoßfängerelement andererseits jeweils nur ein einziges Deformationselement vorgesehen, das im Übrigen bevorzugt als „crash can“ ausgebildet ist. Der in etwa in Draufsicht dreieckförmige Bereich dazwischen (d.h. zwischen Befestigungsplatte, Deformationselement und integriertem Stoßfängerelement) kann bevorzugt frei bleiben.
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Bevorzugt überlappt das integrierte Stoßfängerelement den Stirnendbereich des Querträgers wenigstens in einem höhenmäßigen Teilbereich.
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Dabei stimmt bevorzugt der Überlappungsbereich zwischen integriertem Stoßfängerelement und Stirnendbereich des Querträgers wenigstens in einem höhenmäßigen Teilbereich mit der Unterstützungsfläche des Deformationselements näherungsweise überein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf den linken Seitenbereich einer erfindungsgemäßen Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur;
- 2 die Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur von 1 mit zusätzlichen Details;
- 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur, und
- 4 eine Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur gemäß dem Stand der Technik.
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In den 1 und 2 ist der linke Seitenbereich einer insgesamt mit 10 bezeichneten Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur für ein Kraftfahrzeug dargestellt, dessen Vorwärts-Fahrtrichtung durch einen Pfeil 34 angedeutet ist.
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Ein wesentliches Element der Stützstruktur stellt ein Querträger 12 dar, der sich bevorzugt von der dargestellten linken Seite bis zu der (nicht dargestellten) rechten Seite der Stützstruktur 10 erstreckt, wobei linke und rechte Seite in der Regel im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Somit stellt der Querträger 12 für linke und rechte Seite bevorzugt ein gemeinsames Element dar, wohingegen die anderen Elemente (die weiter unten beschriebenen Elemente 14, 16,18, 20) für jede Seite separat vorhanden sind. Es ist aber auch denkbar, dass der Querträger 12 zwischen den beiden Seiten unterbrochen ausgebildet ist, so dass der Querträger ebenfalls in zwei Elemente unterteilt ist.
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Der Querträger 12 weist einen linken Stirnendbereich 14 auf (der rechte Stirnendbereich auf der gegenüberliegenden Seite ist nicht dargestellt). Die bei dem Querträger 12 in den Figuren erkennbaren Querlinien sind übrigens - wie auch die Querlinien bei dem weiter unten erläuterten integrierten Stoßfängerelement 20 - lediglich aus zeichnerischen Gründe zur Illustration unterschiedlich gebogener Abschnitte vorhanden und sollen keine technische Bedeutung im Sinne der Trennung in unterschiedliche Elemente haben.
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Der Querträger 12 verläuft in seinem Stirnendbereich 14 leicht konkav gebogen, wobei der Stirnendbereich 14 von einem als „crash can“ (d.h., eine auf eine axiale Stauchung ausgelegte Struktur) ausgebildeten Deformationselement 16 abgestützt wird.
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Der Träger 12 (einschließlich des weiter unten erläuterten integrierten Trägers 20) kann im Stand der Technik bekannte Verstärkungsstrukturen, wie z.B. Rippen oder Hohlkammern, aufweisen, die ein Verbiegen bzw. Stauchen tendenziell verhindern sollen, wohingegen das Deformationselement 16 bewusst so konstruiert ist, dass es bei axialen Lasten möglichst viel Energie in Deformationsarbeit im Zuge einer axialen Kompression umsetzt.
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Das Deformationselement 16 stützt sich wiederum auf einer Befestigungsplatte 18 ab, die beispielsweise durch den frontseitigen Teil eines Radgehäuses gebildet sein kann. Die Befestigungsplatte 18 ist im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung orientiert. Dabei soll der Begriff „Befestigungsplatte“ nicht implizieren, dass die entsprechende Fläche notwendigerweise eben sein muss. Die Befestigungsplatte 18 stellt jedenfalls die wesentliche mechanische Verbindung zur übrigen Fahrzeugkarosserie dar.
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Die Draufsicht der 1 und 2 zeigt nicht die Höhenstaffelung der einzelnen Elemente. Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von einer Verbindung od. dgl. der Elemente die Rede ist, so soll dies bedeuten, dass dies wenigstens in einem bestimmten Höhenteilbereich der Stoßfängeranordnungsstützstruktur der Fall ist. Es ist aber durchaus möglich und soll im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegen, dass beispielsweise der Querträger 12 eine größere Höhenerstreckung als das Deformationselement 16 aufweist, so dass diese Elemente dann nur in einem höhenmäßigen Teilbereich des Querträgers 12 miteinander verbunden wären.
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Zurückkommend auf die 1 und 2 erstreckt sich der Querträger 12 - im Gegensatz zum Stand der Technik (vgl. die schon eingangs erläuterte 3) - nicht bis zum seitlichen Ende des Kraftfahrzeugfrontbereichs. Vielmehr ist auf dem Querträger 12 an dessen Stirnende 14 ein integriertes Stoßfängerelement 20 angeordnet, das in einem Bogen von dem Querträgerstirnende 14 ausgehend bis zur Befestigungsplatte 18 in eine nach außen und hinten weisende Richtung verläuft, und das vorzugsweise sowohl mit dem Querträgerstirnende 14 als auch mit der Befestigungsplatte verbunden ist. Insgesamt entsteht damit eine in etwa dreiecksförmige oder viertelkreisförmige Struktur.
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Dieses integrierte Stoßfängerelement 20 ist profilartig ausgebildet - bevorzugt ähnlich wie der Querträger 12- und schützt aufgrund seiner Stabilität zum einen ein in der Ebene hinter dem integrierten Stoßfängerelement 20 versenktes Scheinwerferelement, dessen Position in 2 mit dem Bezugszeichen 24 angedeutet ist, vor Beschädigung im Crashfalle, insbesondere bei den hier einschlägigen Pendelschlag-Crahtests mit langsamer Geschwindigkeit, vgl. den in 2 angedeuteten Testkörper 28, der mit einem Crashwinkel von ca. 30° in Pfeilrichtung auf die Stoßstange im Bereich des Scheinwerfers 24 aufschlägt.
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Jenseits des Scheinwerfers 24 nach innen hin entsteht durch den Übergang vom integrierten Stoßfängerelement 20 zum Querträger 12 ein Rücksprung, so dass eine aufgesetzte Kunststoffhülle (nicht dargestellt) in diesem Bereich 36 (2) einen für den Fußgängerschutz erforderlichen Freiraum aufweist. Die entsprechende Rückspringtiefe 30 orientiert sich an den einschlägigen Crashnormen, beispielsweise beträgt diese 40 mm bis 80 mm oder auch nur 8 mm. In jedem Falle ist die Ausbildung eines internen Stoßfängerelements 20 für die Ausbildung eines dem Fußgängerschutz dienenden Freiraums zuträglich, und stellt gleichzeitig ein simples und kostengünstiges Design dar.
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Insgesamt kann man in die vorbeschriebene Anordnung ein gedachtes Dreieck 22 einschreiben, dessen Innenraum - im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen nach dem Stand der Technik - frei oder im Wesentlichen frei bleibt.
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Gleichzeitig ist die Struktur auch ohne zusätzliche Deformationsstrukturen dazu geeignet, einen SORB-Aufprall oder einen Aufprall bei einem vergleichbaren Aufprallszenario teilweise aufzunehmen und das Fahrzeug sinnvoll von dem Hindernis abzulenken, wie durch das in 2 mit 26 bezeichnete Testhindernis angedeutet.
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Das Querträgerstirnende 14 und das integrierte Stoßfängerelement überlappen sich gemäß den 1 und 2 in einem Bereich 32 (1), der auch in etwa der Breitenausdehnung des Deformationselements 16 entspricht. In diesem Bereich 32 können die Elemente 16, 14 und 20 durch bekannte Fügeverfahren wie Schweißen zuverlässig verbunden werden.
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In 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur dargestellt. Wie ersichtlich, grenzt das Deformationselement 16 lediglich in einem oberen Teilbereich an den Querträger 12 an, und im unteren Bereich erstreckt sich dieses direkt bis zu dem integrierten Stoßfängerelement 20. Das integrierte Stoßfängerelement 20 weist außerdem eine größere (in etwa doppelt so große) Höhenerstreckung wie der Querträger 12 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Front-Stoßfängeranordnungsstützstruktur
- 12, 12'
- Querträger
- 14
- Stirnendbereich Querträger
- 16, 16'
- Deformationselement / „crash can“
- 18, 18'
- Befestigungsplatte
- 20
- integriertes Stoßfängerelement
- 22
- gedachtes Dreieck
- 24
- Fahrzeugscheinwerferelement
- 26
- SORB-Kollisionsobjekt
- 28
- Pendelschlag-Kollisionsobjekt
- 30
- Überstand
- 32
- Überlappungsbereich
- 34
- Fahrtrichtung
- 36
- Fußgängerschutz-Zone
- 40
- Stoßfangelement
- 42
- Äußere „crash can“
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3840259 A [0010]
- US 7407206 B2 [0010]
- US 7699383 B2 [0010]
