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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Stoßfängeranordnung
eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1.
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Eine derartige Stoßfängeranordnung
ist beispielsweise aus der
US
4,061,386 sowie aus der
US 5,611,568 bekannt
und zeigt jeweils einen Biegeträger,
der als Stoßfänger dient.
Dieser als Stoßfänger ausgebildete
Biegeträger
ist über
zwei innere Anbindungsstellen und über zwei äußere Anbindungsstellen an einer
Längsträgeranordnung
des Fahrzeugs angebracht. Dabei sind die einzelnen Anbindungsstellen
quer zu einer Längsmittelachse
der Stoßfängeranordnung
voneinander beabstandet, wobei außerdem die inneren Anbindungsstellen
näher an
der Längsmittelachse
angeordnet sind als die äußeren Anbindungsstellen.
Bei den bekannten Stoßfängeranordnungen
besitzt der Biegeträger
in seiner Längserstreckung,
also quer zur Längsmittelachse
der Stoßfängeranordnung
ein im wesentlichen gleichbleibendes Profil, wodurch die Steifigkeit
des Biegeträgers
entlang seiner Längserstreckung
im wesentlichen konstant ist. Die inneren und/oder die äußeren Anbindungsstellen
können
jeweils über
einen Stoßabsorber
an der Längsträgeranordnung
abgestützt sein.
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Bei den bekannten Stoßfängeranordnungen besitzt
die Längsträgeranordnung
jeweils zwei parallel zur Längsmittelachse
der Stoßfängeranordnung verlaufende
Längsträger. Während die
inneren Anbindungsstellen quasi geradlinig, also parallel zu den Längsträgern an
der Längsträgeranordnung
abgestützt
sind, erfolgt die Abstützung der äußeren Anbindungsstellen
schräg,
also geneigt zu den Längsträgern. Auf
diese Weise können
Kräfte,
die zentral und in Richtung der Längsmittelachse am Biegeträger angreifen,
im wesentlichen über
die inneren Anbindungsstellen auf die Längsträgeranordnung übertragen
werden. Im Unterschied dazu können
Kräfte,
die schräg
und im Bereich seiner Enden am Biegeträger angreifen, im wesentlichen über die äußeren Anbindungsstellen
auf die Längsträgeranordnung übertragen
werden. Zu diesem Zweck besitzt die Längsträgeranordnung zwei Diagonalträger, die
geneigt zur Längsmittelachse
der Stoßfängeranordnung
verlaufen und über
die sich die äußeren Anbindungsstellen an
den Längsträgern abstützen.
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Es hat sich gezeigt, dass bei einer
Stoßfängeranordnung
der eingangs genannten Art eine zufriedenstellende Abstützung seitlicher
Stöße um so schwieriger
wird, je näher
die inneren Anbindungsstellen beieinander liegen.
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Aus der
DE 22 29 526 B2 ist es bekannt,
bei einer Stoßfängeranordnung äußere Stoßabsorber, die äußeren Anbindungsstellen
zugeordnet sind, so anzuordnen, dass ihre jeweilige Hauptwirkrichtung gegenüber der
Längsmittelachse
der Stoßfängeranordnung
geneigt verläuft.
Durch diese Maßnahme kann
ein seitlich und schräg
in den Biegeträger
eingeleiteter Stoß besser
vom jeweiligen Stoßabsorber aufgenommen
werden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit
dem Problem, für
eine Stoßfängeranordnung
der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere
bei relativ nahe beieinander angeordneten inneren Anbindungsstellen
eine ausreichende Abstützung
von Kräften
ermöglicht,
die am Biegeträger
im Bereich seiner Enden schräg
eingeleitet werden.
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Dieses Problem wird durch den Gegenstand des
unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken,
Außenabschnitte
des Biegeträgers,
die jeweils zumindest zwischen einer äußeren Anbindungsstelle und
der benachbarten inneren Anbindungsstelle ausgebildet sind, mit
einer größeren federelastischen
Nachgiebigkeit auszustatten als ein Mittelabschnitt des Biegeträgers, der
zwischen den inneren Anbindungsstellen ausgebildet ist. Durch diese
Maßnahme
werden bei einem zentralen Stoß, der
mittig oder außermittig
zwischen den inneren Anbindungsstellen am Biegeträger angreift,
die auftretenden Kräfte
hauptsächlich
von den inneren Anbindungsstellen aufgenommen. Im Unterschied dazu werden
bei Stößen, die
in einem Außenabschnitt
am Biegeträger
angreifen, die auftretenden Kräfte
hauptsächlich über die
jeweilige äußere Anbindungsstelle auf
die Längsträgeranordnung übertragen.
Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Steifigkeitsverteilung
entlang des Biegeträgers
erfolgt quasi eine Entkopplung der inneren Anbindungsstellen von
den äußeren Anbindungsstellen
im Hinblick auf die auftretenden Belastungsfälle. Hierdurch können im
Bereich der inneren Anbindungsstellen Kraftspitzen vermieden werden.
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Von besonderem Interesse ist eine
Ausführungsform,
bei der innere Stoßabsorber,
die den inneren Anbindungsstellen zugeordnet sind, jeweils in ein
axiales Stirnende eines Längsträgers der
Längsträgeranordnung
eingesetzt sind. Durch diese versenkte Anordnung der inneren Stoßabsorber
kommt der Biegeträger
bei einem Frontalcrash nach einer entsprechenden Längsverstellung
bzw. nach einem Versagen der inneren Stoßabsorber direkt an den Stirnenden
der Längsträger zur
Anlage, so dass diese durch eine entsprechende Verformung die Aufprallenergie
absorbieren können.
Die Abstützung
der Kräfte
beim Frontalcrash erfolgt dabei nicht über die inneren Stoßabsorber,
sondern hauptsächlich über die
Längsträger. Dies
vereinfacht die Konstruktion der inneren Stoßabsorber, da diese nur noch
im Hinblick auf kleinere Kräfte
zu dimensionieren sind, die noch keine Verformung der Längsträger bewirken dürfen. Beispielsweise
treten derartige kleinere Belastungen durch Kollisionen beim Rangieren
des Fahrzeugs auf.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und
aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend
genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung
einer Stoßfängeranordnung nach
der Erfindung in einer Draufsicht.
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1 zeigt
eine Frontpartie oder eine Heckpartie eines Fahrgestells 1 eines
im Übrigen
nicht gezeigten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens.
Das Fahrgestell 1 umfasst eine Längsträgeranordnung 2, die
an dem dargestellten Ende eine Stoßfängeranordnung 3 nach
der Erfindung trägt.
Die Längsträgeranordnung 2 besitzt
für die
Anbindung der Stoßfängeranordnung 3 zwei Längsträger 4 und 5,
die sich parallel zu einer Längsmittelachse 6 der
Stoßfängeranordnung 3 bzw.
des Fahrgestells 1 erstrecken. Die Längsträger 4, 5 sind dabei
an einen Abschnitt 7 der Längsträgeranordnung 2 angeschlossen,
der beispielsweise an eine Fahrgastzelle angeschlossen ist oder
einen Bestandteil dieser Fahrgastzelle bilden kann.
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Die Stoßfängeranordnung 3 besitzt
einen Biegeträger 8,
der sich horizontal und quer zur Längsmittelachse 6 erstreckt.
Bei einer einfachen Ausführung
kann dieser Biegeträger 8 als
Stoßfänger dienen.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung,
bei der ein separater Stoßfänger 9 am
Biegeträger 8 befestigt
ist. In 1 ist dieser
Stoßfänger 9 durch
eine strichpunktierte Linie angedeutet. Der Stoßfänger 9 deckt den Biegeträger 8 nach
außen
ab, bildet somit einen Sichtschutz für den Biegeträger 8 und
ist üblicherweise
als Kunststoffbauteil ausgebildet. Der Biegeträger 8 ist über zwei
innere Anbindungsstellen 10 und 11 sowie über zwei äußere Anbindungsstellen 12 und 13 an
der Längsträgeranordnung 2 bzw.
an deren Längsträgern 4 und 5 angebracht.
Dabei sind die einzelnen Anbindungsstellen 10 bis 13 quer
zur Längsmittelachse 6 jeweils
voneinander beabstandet. Die äußeren Anbindungsstellen 12, 13 sind
weiter von der Längsmittelachse 6 entfernt
angeordnet als die inneren Anbindungsstellen 10 und 11.
Durch die Positionierung der Anbindungsstellen 10 bis 13 werden
am Biegeträger 8 einzelne
Abschnitte definiert, nämlich
ein Mittelabschnitt 14, der sich zwischen den beiden inneren
Anbindungsstellen 10 und 11 erstreckt, sowie zwei
Außenabschnitte 15 und 16, die
sich an beiden Seiten des Mittelabschnitts 14 jeweils zwischen
einer der inneren Anbindungsstellen 10, 11 und
der jeweils direkt benachbarten äußeren Anbindungsstelle 12, 13 erstrecken.
Grundsätzlich können sich
die Außenabschnitte 15 und 16 auch über die äußeren Anbindungsstellen 12, 13 hinaus erstrecken.
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Erfindungsgemäß ist nun der Biegeträger 8 so
ausgebildet bzw. so gestaltet, dass die Biegesteifigkeit des Biegeträgers 8 im Mittelabschnitt
(erheblich) größer ist
als in den Außenabschnitten 15 und 16.
Mit anderen Worten, der Biegeträger 8 ist
im Mittelabschnitt 14 quasi als starrer Träger ausgebildet, während die
Außenabschnitte 14, 15 biegeelastisch ausgebildet
sind. Hierdurch können
die Außenabschnitte
bei einer Krafteinwirkung federelastisch nachgeben und sich entsprechend
gegenüber
dem Mittelabschnitt 14 verbiegen. Im Unterschied dazu bleibt
der Mittelabschnitt 14 auch bei einer relativ hohen Belastung
im wesentlichen Formstabil.
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Der vorgeschlagene Steifigkeitsverlauf
entlang des Biegeträgers 8 kann
z.B. durch einen entsprechenden Profilverlauf entlang des Biegeträgers 8,
durch Versteifungselemente im Mittelabschnitt 14, durch
sich ändernde
Materialstärken
und/oder Materialien erreicht werden.
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Wenn eine zentrale Prüfkraft im
Mittelabschnitt 14 mittig zur Längsmittelachse 6 oder
wie hier entsprechend einem Pfeil 17 außermittig in den Biegeträger 8 eingeleitet
wird, z.B. mittels eines sogenannten zentralen "Pendelschlags", führt
dies dazu, dass die auftretenden Kräfte im wesentlichen über die
inneren Anbindungsstellen 10, 11 auf die Stoßfängeranordnung 2 übertragen
werden. Dabei kann sich der Mittelabschnitt 14 parallel
zur Längsmittelachse 6 verstellen,
wobei sich die Außenabschnitte 15, 16 aufgrund
ihrer Elastizität
entsprechend durchbiegen können.
Bei dieser zentralen Prüfkraft 17 werden
die äußeren Anbindungsstellen 12 und 13 nur vergleichsweise
geringfügig
belastet.
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Bei einer dezentralen, äußeren Prüfbelastung,
die beispielsweise entsprechend einem Pfeil 18 an einem äußeren Ende 19 des
Biegeträgers 8 angreift,
führt die Biegeelastizität des betroffenen
Außenabschnitts 16 zu
dessen Biegeverformung, so dass die Hauptlast dieser Prüfkraft 18 über die
zugehörige äußere Anbindungsstelle 13 auf
die Längsträgeranordnung 2 übertragen
wird, während
die inneren Anbindungsstellen 10, 11 nur vergleichsweise geringen
Belastungen ausgesetzt sind. Eine derartige äußere Prüfkraft 18 wird üblicherweise
mittels eines sogenannten „Eckpendelschlags" erzeugt.
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Um die Relativbewegungen zwischen
den einzelnen Abschnitten 14 bis 16 bzw. um die
Biegeverformungen der Außenabschnitte 15, 16 zu
vereinfachen, sind die inneren Anbindungsstellen 10, 11 mit einer
Lagerstelle ausgestattet, die jeweils eine Schwenkbewegung zwischen
Mittelabschnitt 14 und benachbartem Außenabschnitt 15, 16 um
eine vertikale Achse 20 bzw. 21 ermöglichen, die sich jeweils durch
die zugehörige
Anbindungsstelle 10, 11 erstreckt.
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Die inneren Anbindungsstellen 10 und 11 besitzen
jeweils einen inneren Stoßabsorber 22 bzw. 23.
Diese sind jeweils an einem axialen Stirnende 24 bzw. 25 des
jeweiligen Längsträgers 4, 5 abgestützt. Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
sind die inneren Stoßabsorber 22, 23 in
das jeweilige Stirnende 24, 25 in axialer Richtung
vertieft eingesetzt. Durch diese Bauweise kommt der Biegeträger 8 nach
einer Axialverstellung parallel zur Längsmittelachse 6 an den
axialen Stirnenden 24, 25 der Längsträger 4, 5 zur
Anlage, wenn die Dämfpungswirkung
der inneren Stoßabsorber 22, 23 quasi „aufgebraucht" ist und eine weitere
Relektivbewegung zwischen Biegeträger 8 und Längsträgeranordnung 2 ohnehin
nicht mehr sicher durch die inneren Stoßabsorber 22, 23 abgestützt werden
kann. Der gezeigte Aufbau ermöglicht
somit eine funktionale Trennung der Stoßfängeranordnung 3 einerseits
und der Längsträgeranordnung
2 andererseits.
Die von der Stoßfängeranordnung 3 aufzunehmenden,
relativ kleinen Kräfte können über die
Anbindungsstellen 10 bis 13 an die Längsträgeranordnung 2 übertragen
werden, wobei zumindest die inneren Stoßabsorber 22, 23 eine
Relativverstellung zwischen dem Mittelabschnitt 14 und den
Längsträgern 4, 5 dämpfen. Bei
größeren Kräften, die
beispielsweise bei einem Frontalcrash bei höherer Geschwindigkeit auftreten,
kommt der Mittelabschnitt 14 des Biegeträgers 8 schon
nach einer relativ kurzen Verstellung in Richtung der Längsmittelachse 6 an
den Längsträgern 4, 5 stirnseitig
zur Anlage, so dass diese durch eine entsprechende Verformung die
eingeleiteten Kräfte
abbauen können.
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Zur Abstützung des Biegeträgers 8 an
den äußeren Anbindungsstellen 12, 13 besitzt
die Trägeranordnung 2 an
jeder Seite einen Diagonalträger 26 bzw. 27.
Beide Diagonalträger 26, 27 sind
gegenüber der
Längsmittelachse 6 geneigt.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform
sind beide Diagonalträger 26, 27 an
einer gemeinsamen Konsole 28 ausgebildet, die ihrerseits
an den Längsträgern 4, 5 bzw.
an der Längsträgeranordnung 2 befestigt
ist.
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Zweckmäßig erfolgt die Abstützung der äußeren Anbindungsstellen 12, 13 an
den Diagonalträgern 26, 27 ebenfalls über (äußere) Stoßabsorber 29 und 30.
Gemäß der gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
sind diese äußeren Stoßabsorber 29, 30 so
angebracht, dass ihre jeweilige Hauptwirkrichtung geneigt gegenüber der
Längsmittelachse 6 und
insbesondere parallel zur Längserstreckung
des jeweils zugehörigen
Diagonalträgers 26, 27 verläuft. Die
Neigung der Diagonalträger 26, 27 und/oder
der äußeren Stoßabsorber 29, 30 ist
zweckmäßig an eine
Orientierung einer äußeren Referenz-Prüfungkraft
angepasst, die schräg,
also gegenüber
der Längsmittelachse 6 geneigt
in den Biegeträger 8 eingeleitet
wird und im Beispiel der gezeigten Prüfkraft 18 entspricht.
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Damit bei Relativbewegungen der einzelnen Abschnitte 14 bis 16 des
Biegeträgers 8 gegeneinander
bzw, gegenüber
der Längsträgeranordnung 2 bleibende
Verformungen vermieden werden können, sind
die äußeren Stoßabsorber 29, 30 über geeignete
Lagerstellen 31 bis 34 am Biegeträger 8 und
an den Diagonalträgern 26, 27 gelagert.
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Die Stoßabsorber 22, 23, 29, 30 sind
zweckmäßig so ausgebildet,
dass sie bei tolerierbaren Prüflasten
reversibel arbeiten und erst bei unzulässig hohen Belastungen irreversiblen
Beschädigung
ausgesetzt sind. Ebenso ist es möglich,
zumindest die äußeren Stoßabsorber 29, 30 so
zu gestalten, dass diese auch im Bereich kleinerer, tolerierbarer
Kräfte bleibenden
Verformungen ausgesetzt sind. Durch die Verwendung derartiger reversibler
oder irreversibler Stoßabsorber 22, 23, 29, 30 kann
sichergestellt werden, dass innerhalb tolerierbarer Kräfte und
Belastungen keine bleibende Verformungen an der Längsträgeranordnung 2,
insbesondere an den Längsträgern 4, 5 und
an den Diagonalträgern 26, 27 auftreten.
Im Schadensfall können
die zur Behebung des Schadens erforderlichen Kosten somit erheblich
gesenkt werden.
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Bei der hier gezeigten Ausführungsform
verlaufen die beiden Längsträger 4, 5 relativ
nahe an der Längsmittelachse 6,
so dass der Abstand der inneren Anbindungsstellen 10, 11 von
der Längsmittelachse 6 kleiner
ist als der Abstand der äußeren Anbindungsstellen 12, 13 von
der jeweils benachbarten inneren Anbindungsstelle 10 bzw. 11.