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Die
Erfindung betrifft die Befestigung eines Stossfängers für ein Fahrzeug an einem Fahrzeugträger oder
einem Rahmen, die so ausgelegt ist, dass sie Deformationen infolge
eines Stoßes
aufnehmen kann, ohne dass der Fahrzeugträger beschädigt wird.
DE19744274A1 beschreibt
einen derartigen Stossfänger,
der als Strangpressprofil ausgebildet ist, das mit einem Längsträger (Frontendträger) verbunden
wird. Der Stossfänger
wird an das Strangpressprofil montiert. Das Strangpressprofil fängt Stöße bis 15
km/h auf, weil es in seinen Endbereichen, die mit dem Längsträger verbunden
werden, als Deformationselement ausgebildet ist. Zwar erfüllt dieses Strangpressprofil
die Vorschriften, die nach EWG96/76 EG für Versuche gelten, in denen
Fahrzeuge mit der angegebenen Geschwindigkeit gegen eine Wand gefahren
werden. Das Strangpressprofil und der daran montierte Stossfänger erfordert
die Montage zweier Teile und schlägt sich auch in einem verhältnismäßig hohen
Gesamtgewicht nieder. In
EP0664244A1 wird
ein Dämpfungselement
insbesondere zur Verwendung als Einlegeteil zwischen einer Stossfängeraußenhaut
eines Stossfängers
und einem an einem Fahrzeug befindlichen Träger mit mindestens einer stoßaufnehmenden
Rippe beschrieben. Jede Rippe weist zwei Federschenkel auf, wobei
jeder Federschenkel aus einem Stossübertragungsabschnitt, einem
Befestigungsabschnitt und einem gekrümmten, den Stossübertragungsabschnitt und
den Befestigungsabschnitt verbindenden Stossaufnahmeabschnitt besteht.
Die beiden Federschenkel sind im Bereich ihrer Stossübertragungsabschnitte
miteinander verbunden. Der Abstand der beiden nicht deformierten,
sich gegenüberliegenden
Federschenkel im stoßübertragungsabschnittnahen
Bereich der Stossaufnahmeabschnitte ist kleiner als im befestigungsabschnittnahen
Bereich der Stossaufnahmeabschnitte.
EP0664244A1 liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Dämpfungselement
zum wiederholten Auffangen kleinerer Stöße zu schaffen, welches bei
Aufprallgeschwindigkeiten über
4 km/h eine elastische Verformbarkeit aufweist.
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Die
Federschenkel liegen im Bereich der Befestigungsabschnitte flächig an
einem Befestigungsgrund an und die gekrümmten Stossaufnahmeabschnitte
weisen von dem Befestigungsgrund weg, so dass sich bei einer auf
die Federschenkel wirkenden Druckbelastung zunehmend Bereiche der
gekrümmten
Stossaufnahmeabschnitte unter Verringerung der Krümmungsradien
abrollähnlich
an den Befestigungsgrund anlegen. Da eine Rippe aus zwei miteinander
verbundenen gekrümmten
Federschenkeln gebildet ist, die im Bereich des Befestigungsabschnittes
flächig
an dem Befestigungsgrund, etwa einem Träger oder einer Stossfängeraußenhaut,
anliegen und von dem Befestigungsgrund wegweisend einwärts gekrümmt abstehen,
legen sich bei einer auf die Federschenkel wirkenden Druckbelastung
zunehmend weitere Bereiche des gekrümmten Stossaufnahmeabschnittes
abrollähnlich
an die Befestigungsoberfläche
an. Die Aufprallenergie wird somit in ein gleichmäßiges Abrollen
der Federschenkel eingeleitet, wobei die Verformung nicht entlang
einer einzigen Knicklinie, sondern in einem breiten Federschenkelabschnitt
stattfindet. Es ist daher gewährleistet,
dass das Dämpfungselement
ohne Materialermüdung
eine hohe Anzahl von verhältnismäßig energiereichen
Stößen ohne
Elastizitätseinbuße auffangen
kann.
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DE4110436A1 beschreibt
die Montage eines Stossfängers
an einen Längsträger oder
Frontendträger.
Eine Deformation irgendeines Teils der Stossfängers wird nicht angesprochen,
was bedeutet, dass in dieser vorliegenden einstückigen Lösung alle Kräfte, die
durch einen Stoss in den Längsträger oder Frontendträger eingeleitet
werden, zu einer Deformation der letztgenannten Bauteile führen. Die
Folge des Einsatzes dieser Variante sind hohe Reparaturkosten, da
auch bei Stößen mit
geringer Fahrzeuggeschwindigkeit sowohl Stossfänger als auch Längsträger in Mitleidenschaft
gezogen werden.
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EP0650868B1 beschreibt
ein Befestigungselement für
einen Stossfänger
in der Form eines deformierbaren Haltebügels. Der dargestellte Haltebügel deformiert
zwar bei einem Stoss in Frontalrichtung (x-Richtung) es wird aber
keine Aussage über das
Deformationsverhalten bei Stößen gemacht,
die lateral auf den Stossfänger
einwirken. (x und y-Richtung oder y-Richtung).
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Dokument
DE19511868A1 offenbart
eine Stosststange mit einem Biegeträger, welcher Verformungselemente
aufweist. Die Verformungselemente sind einstückig mit dem Biegeträger verbunden
und weisen zwei rechtwinklig von diesem abstehende Verformungselemente
auf. An diese Verformungselemente sind Befestigungsflansche angebracht,
die der Verbindung mit einem Längsträger dienen.
Allerdings ist der Biegeträger
und die damit verbundenen einstückigen
Verformungselemente aus zwei Halbschalen gebildet. Aus fertigungstechnischen
Gründen
ist es nicht möglich,
einteilige Biegeträger
und Verformungselemente herzustellen. Die beiden Halbschalen müssen vor
dem Einbau zusammengebaut werden, wobei Verbindungstechniken wie
Schweißen, Druckfügen, Kleben,
Nieten oder Schrauben zum Einsatz kommen können. Somit werden zwar Stöße bei einer
Fahrzeuggeschwindigkeit sicher durch den Biegeträger und seine Verformungselemente
abgefangen, das Herstellungsverfahren des Biegeträgers ist
aber verhältnismäßig aufwändig, bedingt
durch den zusätzlichen
Schritt des Zusammenbaus der beiden Halbschalen.
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Zum
Schutz des Biegeträgers
selbst – gegen Stöße, die
bei sehr kleiner Fahrzeuggeschwindigkeit auf diesen einwirken – ist es
erforderlich, ein weiteres Element, nämlich einen Pralldämpfer, an
der Vorderseite des Biegeträgers
anzuordnen.
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Somit
wird zwar erreicht, dass der Biegeträger als Opferelement die Stöße bis zu
15 km/h abfängt,
aber eine Anordnung erforderlich ist, die mindestens 5 verschiedene
Bauteile umfasst, nämlich
einen Stossfänger,
zwei Biegeträgerhälften, zwei
Prallelemente. Außerdem
besteht der Biegeträger
aus Metall und weist keine Elastizität auf, sodass selbst für kleine
Stöße kein
elastisches Nachgeben des Stossfängers
möglich
ist. Wenn der Stossfänger
sich nicht elastisch verformen kann, besteht die Gefahr einer Schädigung desselben
bei sehr kleinen Stößen. Diese
Schädigung
macht den Stossfänger
zwar nicht unbrauchbar, kann sich aber auf den optischen
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Eindruck
des Fahrzeugs störend
auswirken. Auch bei dem in
DE29823973U1 offenbarten
Stossfänger
handelt es sich wie bei
DE19511868A1 um
ein mehrteiliges Bauteil, wobei hier sogar der Profilkörper und
jedes Deformationselement als separate Teile ausgeführt sind.
Die Stöße werden
vom Stossfänger
in das Blech-Formteil (oder Formteil) eingeleitet. Dieses Blech-Formteil
entspricht seiner Funktion und Anordnung dem in
DE19511868A1 dargestellten
Biegeträger.
In der Offenlegungsschrift
DE19904879A1 wird
vorgesehen, an einem Stossfängerträger mit Deformationselement
Wanddickenänderungen
vorzusehen, sodass das Kraftniveau über den Querschnittsumfang
homogenisiert werden kann. Die Wanddicke der jeweils innen liegenden
Seitenwand des Deformationselements ist dabei geringer als die Wanddicke
der außen
liegenden Seitenwand eines hohlprofilartigen Deformationselements.
Wenn das Kraftniveau, welches sich aus Längskraft und Biegeanteil zusammensetzt,
homogenisiert wird, werden plastische Dehnungen der Längsträgerinnenseite
vermieden. Durch die geringere Wandstärke des Deformationselements
kommt es somit bei einer definierten Stosskraft zum Knicken oder
Versagen des Deformationselements bevor der Querträger sich plastisch
verformt. Diese Lösung
ist vorteilhaft, wenn das Deformationselement leicht vom Stossfängerquerträger demontiert
werden kann, was in dieser Offenlegungsschrift allerdings nicht
offenbart wird, sondern nur durch
DE29823973U1 nahegelegt wird. Wenn allerdings
das Deformationselement einstückig
mit dem Stossfängerträger ausgebildet
ist, müssen
sowohl Stossfängerträger, als
auch Deformationselement ausgetauscht werden, sollten die Stöße nicht
im elastischen Bereich liegen. Da an dem Stossfängerträger der Stossfänger selbst
montiert wird, sind somit im Fall einer plastischen Deformation ebenfalls
beide Teile auszutauschen.
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Dieselbe
Aussage gilt für
die in
DE19849358A1 offenbarten
Stossfänger.
Hier ist es primär
nicht die Anbindung des Stossfängerträgers an
den Längsträger des
Fahrzeugs, welche als Deformationselement ausgebildet ist, sondern
der Stossfängerträger selbst.
Lokal unterschiedliche Biegesteifigkeiten werden durch partielle
Härtung
des Stossfängerträgers erreicht,
wodurch die nicht gehärteten
Abschnitte als Deformationselemente Deformationsarbeit aufnehmen
können.
Diese Lösung
funktioniert für
Frontalstöße hervorragend,
allerdings wirken seitliche Stöße direkt
auf den als Deformationselement ausgebildeten Abschnitt, wodurch
bei derartigen Stößen weniger
Verformungsarbeit geleistet werden kann und es somit wahrscheinlicher
ist, dass plastische Verformungen auftreten. Diese Verformungen
werden nicht in den Längsträger eingeleitet, allerdings
müssen
auch in dieser Ausführung
zumindest ein Stossfänger
(nicht dargestellt) und ein Stossfängerquerträger mit mindestens einem integrierten oder
als zusätzliches
Bauteil zu montierenden Deformationselement vorgesehen werden.
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In
einer weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten Lösung aus
EP894675A1 für einen
Stossfänger
wird vorgeschlagen, einen Stossfängerquerträger aus
mehreren Wandelementen aufzubauen. Die Geometrie der Wandelemente
ist so gestaltet, das sie energieabsorbierende Eigenschaften aufweist.
In dieser Lösung
ist die Anzahl der Einzelteile gegenüber den vorherigen Lösungen noch
einmal größer, Der
Stossfängerquerträger besteht
nicht aus einem Stück,
sondern aus Profilen, die aus 4 Platten zusammengesetzt sind. Somit
müssen
für die
Herstellung des Stossfängerquerträgers eine
beträchtliche
Anzahl an Arbeitsschritten aufgewendet werden.
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Eine
weitere Lösung
JP11255049A besteht darin,
Crashelemente in einen Stossfängerquerträger selbst
einzubauen. Diese Lösung
ermöglicht
eine Verkürzung
des Abstandes zwischen Längsträger und
Stossfängeroberfläche, allerdings
ist nicht ersichtlich, wie der Stossfängerträger vom Längsträger demontiert werden kann,
insbesondere wenn sich der Bereich um die Crashelemente nach einem
Stoß plastisch
verformt hat.
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In
der
DE 195 19 110
A1 wird ein Stossfänger beschrieben,
bei dem die Absorption der Kollisionskraft vom Stossfängerprofil
selbst aufgenommen wird, wobei das Profil so ausgeformt ist, dass
die Absorptionsaufnahme so groß ist,
dass die Rahmenträger
des Fahrzeuges bei gewissen Arten von Zusammenstössen nicht wesentlich beeinflusst
werden.
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Weitere
Stossfängeranordnungen
werden in der
DE 4
240 826 A1 , der
DE
2 407 440 A1 , der
DE 689
07 880T2 sowie der
WO 00/46074 A1 beschrieben. Es ist Aufgabe
der Erfindung, eine als Deformationselement wirkende Befestigungsstelle
in einem Stossfänger
vorzusehen, welche einstückig
mit dem Stossfänger
ausgebildet ist, Stöße bis 4
km/h elastisch abfängt
und bei Stößen bis
15 km/h in einer Weise deformierbar ist, die sicherstellt, dass
keine Kräfte
in den Fahrzeugträger
eingeleitet werden.
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Dazu
wird eine Befestigungsstelle für
einen Stossfänger
für ein
Fahrzeug zur Befestigung des Stossfängers an einem Fahrzeugträger, wobei
die Befestigungsstelle als Deformationselement ausgebildet ist.
Die Befestigungsstelle ist Bestandteil des Stossfängers und
enthält
ein zumindest teilweise geschlossenes Profil, welches seitliche
Zugstreben (8, 9) und eine Bodenplatte (10)
umfasst.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Anzahl der Bauteile
zu reduzieren, um die Fertigungskosten zu senken. Nach der vorgeschlagenen
Lösung
sind Querträgerfunktion
und die Stossfängerfunktion
in einem einzigen Bauteil vereint. Im Gegensatz zum Stand der Technik
kommt dem Stossfänger
selbst die crashabsorbierende Wirkung zu, die sonst auf 2 oder mehr
Bauteile verteilt ist. Die Befestigungselemente werden somit als
Deformationselemente gestaltet. Dazu ist jedes Befestigungselement
als Sollknickstelle ausgeführt
und direkt an dem Stossfänger
vorgesehen.
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Ein
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Längsabmessungen
des Fahrzeugs, welche sich bedingt durch die Crashzone erhöhen, zu
reduzieren und somit die Gesamtlänge
des Fahrzeugs zu verringern.
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Die
Zugstreben der Befestigungsstelle kollabieren gemeinsam, was einer
Wirkung als Crashelement entspricht. Die Zugstreben weisen dabei
Steifigkeit in z-Richtung auf. Als z-Richtung wird dabei die Vertikalrichtung
bezeichnet, x-Richtung entspricht der Koordinate in Fahrtrichtung
und y-Richtung der Koordinate quer zur Fahrtrichtung. Da das Deformationselement
als teilweise geschlossenes Profil ausgebildet ist, das eine Bodenplatte
oder eine nachträglich
anzubringende Seitenplatte, beispielsweise als Teil einer Blende,
umfassen kann, deformiert es bei Stößen mit einer Geschwindigkeit
von bis zu 4 km/h elastisch und bei Stößen bis zu 15 km/h in einer
Weise, die eine Beschädigung
des Fahrzeugträgers
ausschließt.
Der hintere Teil des Profils, die Rückenplatte, wird mit einem
Befestigungsmittel versehen und an dem Frontendträger oder
Fahrzeugrahmen befestigt. In der Rückenplatte sind dazu eine oder
mehrere Bohrungen vorgesehen. Alle Teile des Profils, welches die
Befestigungsstelle ausbildet, können
auch mit zusätzlichen
Rippen versehen werden, die einer lokalen Querschnittsvergrößerung dienen,
um das Faltverhalten zu optimieren.
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Dazu
hat die Befestigungsstelle folgende vorteilhafte Ausführungsformen:
Die
seitlichen Zugstreben (8, 9) und die Bodenplatte (10)
sind zumindest teilweise miteinander verbunden sind und können Bereiche
unterschiedlicher Wandstärke
aufweisen. Die Befestigungsstelle besteht vorzugsweise aus Kunststoff,
und ist zusammen mit dem Stossfänger
als Spritzgussteil ausgeführt.
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Weitere
Vorteile der Erfindung stellen sich wie folgt dar: Die Befestigung
des Stossfängers
direkt am Fahrzeugträger
vereinfacht die Positionierung und vermeidet somit Toleranzprobleme.
Bei einem Allianz-Crash (15 km/h gegen eine feste Wand) kollabiert
der Stossfänger
gezielt, indem er sich zusammenfaltet oder knickt. Dabei bleibt
der Fahrzeugträger
unbeschadet.
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Wenn
der Stossfänger
direkt an den Fahrzeugträger über die
Befestigungselemente montiert wird, müssen nur die Abstände von
Befestigungselement zu Fahrzeugträger eingehalten werden können und
es bieten sich somit mehr Freiheitsgrade, die Kontur des Stossfängers mit
Kühler,
Front- oder Heckleuchten, Heckklappenkonturen und ähnlichem abzustimmen.
Zudem können
die Befestigungselemente in Bezug auf die Befestigungspunkte am
Fahrzeugträger
ein gewisses Spiel aufweisen, wodurch auch kleine Fehler in den
Konturabmessungen über die
Positionierung des Befestigungselements relativ zum Fahrzeugträger ausgeglichen
werden können. Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, dass kleine Stöße vom Stossfänger elastisch
abgefangen werden können.
Durch das am Stossfänger
ausgebildete Deformationselement werden bei kleinen Stößen Kräfte eingeleitet,
die zwar zu einer Verformung führen,
welche aber durch die elastischen Eigenschaften des Kunststoffes
reversibel sind. Das bedeutet, dass der Stossfänger nachgibt und es nicht
zur Ausbildung von Dellen oder Beulen kommt, welche den optischen
Eindruck des Fahrzeugs nachteilig verändern. Diese Aufgabe der Erfindung
wird insbesondere durch die konstruktive Ausgestaltung der Befestigungsstelle
realisiert. Die Befestigungsstelle ist als Deformationselement ausgebildet
und Bestanteil des Stoßfängers und
enthält
ein zumindest teilweise geschlossenes Profil, welches seitliche
Zugestreben und eine Bodenplatte umfasst, wobei die Bodenplatte
eine Umlenkung aufweist. Die Bodenplatte kann zumindest teilweise
als Wulst ausgebildet sein.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, dass eine Blende zur
Abdeckung des Deformationselements in einer leicht abgewandelten Form
in den Stossfänger
integriert werden kann, womit die Montage eines zusätzlichen
Teiles beim Zusammenbau mit den anderen Fahrzeugkomponenten bei
der Endmontage beim Fahrzeughersteller entfällt. Die Blende kann somit
schon bei der Herstellung des Stossfängers mit integriert werden.
Diese Maßnahme
vereinfacht nicht nur die Endmontage durch eine Reduktion der Montageteile,
sondern bietet auch die Möglichkeit
einer einheitlichen Farbgebung (z. B. gleichzeitiges Lackieren)
und einer einheitlichen Formgebung (Toleranzen von verschiedenen
Materialien werden am Ort der Herstellung festgestellt und können behoben
werden, bevor eine Auslieferung an den Fahrzeughersteller erfolgt).
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In
diesem Sinn ist die Befestigungsstelle mit der Umlenkung lösbar verbunden,
wobei die Umlenkung beispielsweise als Blende ausgeführt sein kann.
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Die
Blende weist mindestens 2 Stege auf, die der Montage der Blende
an der Befestigungsstelle des Stossfängers dienen. Der Abstand zwischen
den Stegen ist kleiner als der Abstand zwischen den Zugstreben,
damit eine ausreichende Haltekraft für die Verbindung von Blende
und Stossfänger
aufgebaut werden kann. In einem weiterein Ausführungsbeispiel schließen je zwei
Stege eine der Zugstreben ein. Diese Stege bilden mit der Zugstrebe
eine Steckverbindung oder einen Presssitz aus.
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1 stellt
einen Stossfänger
mit Befestigungsstellen in perspektivischer Ansicht dar.
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2 stellt
die Befestigungsstelle in einer ersten Ansicht dar.
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3 stellt
eine zweite Ausführungsart
das erfindungsgemäßen Befestigungsstelle
in einer zweiten Ansicht dar.
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4a stellt
eine Ausführungsart
einer Befestigungsstelle ohne Bodenplatte dar.
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4b stellt
eine Variante der Montage der Blende für die Befestigungsstelle nach 4a dar.
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4c stellt
eine weitere Variante der Montage der Blende für die Befestigungsstelle nach 4a dar.
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5 stellt
eine Alternative für
eine Steckverbindung nach dem Ausführungsbeispiel aus 4 dar.
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In 1 wird
ein Stossfänger 1 in
perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Stossfänger hat dabei nicht nur die
Funktion, Stöße aufzufangen,
sondern bildet auch die Verkleidung des Kühlers, des Motorraums, des
Laderaums und der Fahrzeugträger eines
Fahrzeuges. Der Stossfänger
selbst kann Haltevorrichtungen für
Beleuchtungseinrichtungen, Sensoren, deren Verkabelung sowie Nummernschilder und ähnliches
aufweisen. Der Stossfänger 1 wird
an mehreren Befestigungsstellen 2, 3, 4, 5 lösbar mit dem
Fahrzeugträger
(nicht vollständig
dargestellt) verbunden. Zusätzlich
können
noch weitere Befestigungsstellen an den Seitenflanken 6, 7 des
Stossfängers
vorgesehen sein, um den Stossfänger
in seiner Position gegenüber
anderen Fahrzeugteilen zu fixieren und die erforderlichen Toleranzen
und Spaltmaße einzuhalten.
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Wenn
der Stossfänger
einen Stoss, beispielsweise durch einen Aufprall, erfährt, werden durch
die Befestigungsstellen welche die Funktion von Verbindungselementen
haben, Kräfte
in die Fahrzeugträger
eingeleitet. Daher werden zumindest die Befestigungsstellen 4, 5 als
Deformationselemente ausgeführt,
um diese Kräfte
kontrolliert aufnehmen zu können.
In weiterer Folge sollen die Verbindungselemente mit ihrer kombinierten
Funktion als Deformationselemente in verallgemeinerter Weise nur
noch als Befestigungsstellen bezeichnet werden.
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Diese
Befestigungsstellen, von denen eine in 2 dargestellt
ist, sind einstückig
mit dem Stossfänger
verbunden und fangen Stöße bis 4
km/h elastisch ab. Bei Stößen bis
15 km/h deformieren sie in einer Weise, die sicherstellt, dass keine
Kräfte
in den Fahrzeugträger
eingeleitet werden.
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Die
Befestigungsstelle 4 wird als Sollknickstelle im Stossfänger vorgesehen.
Bei dem Allianz-Crash (15 km/h gegen eine feste Wand) kollabiert
das Deformationselement gezielt, indem es sich zusammenfaltet oder
knickt. Dabei bleibt der Fahrzeugträger unbeschadet weil die Kräfte vollständig in Deformationsarbeit
umgewandelt werden. Eine derartige Befestigungsstelle 4 enthält mindestens
eine Zugstrebe 8, 9 eine Rückenplatte 15 und
eine Bodenplatte 10. In 2 werden
zwei Zugstreben 8, 9 gezeigt, ihre Zahl kann aber
auch auf mehrere Zugstreben ausgedehnt werden. Diese Zugstreben
gehen von den Endpunkten der Rückenplatte
sternförmig aus
und enden an der inneren Oberfläche
des Stossfängers
(nicht dargestellt).
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Die
Zugstreben 8, 9 der Befestigungsstelle kollabieren
gemeinsam, was einer Wirkung als Deformationselement entspricht.
Die Rückenplatte 15 dient
der Aufnahme von Befestigungselementen 22. Schrauben, Niete,
Clipsverbindungen sollen nur als Beispiel für übliche Befestigungselemente
genannt werden. Mittels eines oder mehrerer dieser Befestigungselemente 22,
erfolgt eine Befestigung des Stossfängers an dem Fahrzeugträger 12.
Die Zugstreben 8, 9 weisen dabei im wesentlichen
erhöhte
Steifigkeit in z-Richtung auf, die Bodenplatte 10 in x-Richtung.
Die Bodenplatte 10 ist zumindest teilweise mit den Zugstreben 8, 9 verbunden.
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Wenn
der vordere Teil der Bodenplatte als Blende 13 oder Verkleidung
ausgeführt
ist, weist er eine Umlenkung 11 in vertikaler Richtung
auf, die auch eine größere Wandstärke als
die Seitenflanken des Befestigungselements aufweisen kann. Diese Umlenkung 11 hat
im Normalfall tragende Wirkung und verhindert, dass sich der Stossfänger im
Normalbetrieb durch Eigengewicht oder Windkräfte verzieht. Durch die Umlenkung 11 wird
die Steifigkeit in x-Richtung erhöht. Das bedeutet, dass ein
Stoss, der durch einen Aufprall bei einer Geschwindigkeit von nicht mehr
als 4 km/h eingeleitet wird, elastisch abgefedert werden kann.
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Für Stöße, die
durch einen Aufprall oder eine Serie von Aufprallereignissen in
einem Geschwindigkeitsbereich von 4 bis ungefähr 15 km/h eingeleitet werden,
knickt oder faltet sich die Befestigungsstelle. Wenn die Bodenplatte über ihrer
ganzen Länge
mit den Zugstreben 8, 9 verbunden ist, kommt es
zum gleichzeitigen Aufknicken der Bodenplatte 10 und zum
Verbeulen und Knicken der beiden Zugstreben.
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Das
Knickverhalten bei Angriff einer gegen die Fahrtrichtung (negative
x-Richtung) wirkenden Kraft bewirkt entweder ein Aus- oder ein Einknicken der
Zugstreben 8, 9. Sobald die Kraft in einem Winkel zur
Fahrtrichtung angreift, kommt es zum 3-dimensionalen Ausknicken und zu einer
Verwindung der Zugstreben. Durch die zusätzliche Versteifung durch die
Bodenplatte 10 kann für
diese Lastfälle
das Knicken nicht als Faltvorgang beschrieben werden, der das Dämpfungselement
sukzessive zusammenschiebt. Vielmehr erfolgt der Knickvorgang vergesellschaftet
mit einer Verwindung, sodass sich die Raumposition des Stossfängers verändert. Die
Rückenplatte 15 kann
dabei vorteilhafterweise größere Wandstärke als
die Zugstreben aufweisen oder zumindest durch Rippen 17 verstärkt sein.
Damit wird sichergestellt, dass sich die Rückenplatte nicht ebenfalls
verwindet. Die Bodenplatte 10 kann zur Erhöhung der
Formstabilität
eine Umlenkung 11 aufweisen.
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In 2 wird
deutlich, dass die Umlenkung 11, auch die Funktion der
Versteifung der Verbindung des Stossfängers mit der Befestigungsstelle.
Diese Umlenkung 11 ist hierzu beispielsweise als Wulst 20 ausgeführt. Die
Dicke des Wulstes kann größer als die
Dicke der Zugstreben oder der Rückenplatte
sein, da dem Wulstbereich tragende Funktion zukommt. Durch den Wulst
wird eine Verwindung des Stossfängers
im Normalbetrieb zuverlässig
vermieden. Wenn auf den Stossfänger
Windkräfte
bei hoher Fahrtgeschwindigkeit einwirken oder es bei Unebenheiten
zu starken Vibrationen des Stossfängers kommt, was bei einem
grossflächigen
Bauteil, wie einem Stossfänger
zu Kräften
führt,
die gegenüber
dem Eigengewicht des Stossfängers
nicht vernachlässigbar
sind, ist eine Verstärkung
in der Form einer Erhöhung
des Querschnitts des Wulstes je nach Ausführung des Stossfängermodells
erforderlich. In 3 wird eine Variante der Befestigungsstelle
in einer Ansicht von oben gezeigt. Die Bodenplatte weist dazu auch
seitliche Ausnehmungen 19 auf, die ein Knicken der Zugstreben 8, 9 erlauben
und gleichzeitig ein unbehindertes Knickverhalten der Bodenplatte 10 gewährleisten.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist es möglich,
die Deformationen zufolge der Horizontalkomponente der Stosskraft
in Fahrtrichtung von der Horizontalkomponente der Stosskraft normal
zur Fahrtrichtung und der Vertikalkomponente der Stosskraft zu entkoppeln.
Jede dieser Kräfte
bewirkt die Einleitung von Druckspannungen und Biegespannungen. Die
Bodenplatte 10 nimmt dabei zusammen mit den Zugstreben 8, 9 die
Horizontalkräfte
auf. Die Vertikalkraftkomponente wird in erster Linie in die Zugstreben
eingeleitet und erzeugt eine Biegespannung. Dabei liegt je nach
Angriffspunkt der Kraft die Zone der Zugbelastung entweder im unteren
Bereich der Zugstrebe, oder im oberen Bereich, wenn die Stosskraft
in der unmittelbaren Nähe
der Fahrbahn liegt. Daher wird der Stossfänger als Spritzgussteil ausgeführt. Diese
Technik erlaubt es, sowohl den Stossfänger, als auch die Befestigungsstellen
in einem einzigen Arbeitszyklus herzustellen. Auch aus diesem Grund
wurde für
die Befestigungsstelle keine geschlossene Kastenform gewählt, da
der Spritzgießprozess
für geschlossene
Formen eine aufwändigere Werkzeugtechnik
erfordert, als für
offene Formen.
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In
einem Beispiel nach 4, das nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist, wird auf die Bodenplatte gänzlich verzichtet.
Die notwendige Steifigkeit in horizontaler Richtung (x-y Richtung) wird
dann durch eine Blende 13 gewährleistet, deren Montage nachträglich erfolgen
kann.
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Ein
weiterer Vorteil einer abnehmbaren Blende besteht darin, dass sie
ausgetauscht werden kann, wenn durch den Aufprall im elastischen
Bereich Kratzspuren oder Beschädigungen
der Oberfläche
der Blende entstanden sind. Die Blende übernimmt neben einer dekorativen
Gestaltungsvariante auch die Funktion der Versteifung in horizontaler und/oder
vertikaler Richtung. Diese Blende 13 wird auf die Zugstreben 8, 9 aufgesteckt
oder eingehakt. Die Steckverbindung zwischen Blende und Stossfänger ist
nach 4a wie folgt ausgeführt: der Abstand der beiden
Stege 14 in 4a voneinander ist kleiner als
der Abstand der äußeren Oberflächen 23, 24 der Zugstreben.
Die Steckverbindung hat die Wirkung eines Presssitzes. Die äusseren
Obeflächen
der Zugstreben 23, 24 üben eine Druckkraft auf die
Innenkanten 25, 26 der Stege 14 der Blende 13 aus.
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Der
Abschnitt 21 der Blende, der nun zwischen den Zustreben
zu liegen kommt, liegt dann unter Vorspannung, wodurch es bei einer
Krafteinwirkung von der Fahrzeugseite zu einem Spannungsausgleich
kommt, bevor überhaupt
eine Deformation eintritt. Somit wird ein Teil der Deformationsenergie
in den Spannungsausgleich gesteckt, wodurch größere Stoßkräfte auf den Stossfänger einwirken
können.
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In 4b wird
ein weiteres Beispiel für
eine Steckverbindung dargestellt. Der in der Zeichnung rechtsliegende
Steg weist eine Krümmung 27 auf. Der
zu dieser Krümmung
gehörige
Vorsprung greift in eine Öffnung
auf der Zugstrebe 9 ein. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch die
Zugstrebe 8 mit einem gekrümmten Vorsprung 28 versehen.
Dieser Vorsprung 28 kann einen gegenüber der Zugstrebe verringerten
Querschnitt aufweisen. Das Gegenteil auf der Blende ist dann nicht
als Steg, sondern als hakenförmiger
Vorsprung 30 ausgebildet. Dieser hakenförmige Vorsprung weist eine
Krümmung
in entgegengesetzter Richtung zu der Krümmung des Vorsprungs 28 der
Zugstrebe auf. Der Vorsprung 28 und der Vorsprung 30 verhaken
sich miteinander und bilden dann eine Verbindung aus, die sich auch
unter der Einwirkung von Windkräften
oder anderen kleinen Stosskräften
nicht mehr löst.
Die Kombination der in der 4b dargestellten
Verbindungsmechanismen ist nicht auf das gezeichnete Beispiel beschränkt, es
können
auch zwei Stege 14 mit Krümmung 27 vorgesehen
werden, wobei die Krümmung des
linksseitigen Verbindungsmechanismus spiegelbildlich zu der Krümmung des
rechtsseitigen Verbindungsmechanismus ausgeführt ist. In gleicher Weise können die
Hakenmechanismen, bestehend aus einer Zugstrebe mit einem Vorsprung
oder umgebogenen Ende und einem hakenförmigen Vorsprung 30 spiegelbildlich
ausgeführt
sein. Die Auswahl der Art des Verbindungsmechanismus wird durch
die Geometrie des Stossfängers,
durch die Materialpaarung und durch die Auswahl des Herstellungsverfahrens von
Stossfänger
und Blende bestimmt.
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Anstatt
eines Vorsprungs mit einer Krümmung
oder eines Hakenmechanismus kann nach 4c auch
eine Ausbuchtung 30 auf der Zugstrebe vorgesehen sein,
welche in eine Einbuchtung 31 eines Steges 14 der
Blende eingreift. Die Lage der Ausbuchtung kann in gleicher Weise
auf dem Steg und die Einbuchtung auf der Zugstrebe vorgesehen sein
(nicht dargestellt).
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Alternativ
zu den nach 4a bis 4c beschriebenen
Beispielen kann die Steckverbindung auch ohne das Anlegen einer
Vorspannung oder unter geringer Vorspannung ausgeführt werden,
indem man – wie
in 5 dargestellt, je einen Schlitz 32 auf der
Blende 13 vorsieht. Die Enden der Zugstreben haben eine
größere Wandstärke als
der Abstand der Schlitze. Somit werden die Zugstreben unter leichter Pressung
in die Schlitze gesteckt. Wie in 4c dargestellt
wurde, ist es auch hier möglich,
Ausbuchtungen in der Zugstrebe vorzusehen, die sich durch den Anpressdruck
mit Einbuchtungen oder Rippen an den Innenkanten der Schlitze verkeilen.