DE19847743B4

DE19847743B4 - Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19847743B4
Application number: DE19847743A
Authority: DE
Inventors: Dorothea Dipl.-Ing. Bujak (FH)
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2018-10-17
Also published as: DE19847743A1

Abstract

Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug bestehend aus einem quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten Hohlprofil, wobei das Hohlprofil eine horizontal verlaufende Oberwand (5) und eine ebensolche Unterwand (4) sowie eine vertikal verlaufende Vorderwand (2) und eine ebensolche Hinterwand (3) aufweist und von einer aus mindestens einer Innenwand (8, 8') bestehenden Innenstruktur (6) in mindestens zwei sich in Längsrichtung des Profils erstreckende Kammern (12, 13; 14) unterteilt ist, wobei die Verbindung einer Längskante der Innenwand (8 bzw. 8') mit der jeweiligen Außenwand (2, 3, 4, 5) einen im Schnitt T-förmigen Knoten bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfänger einen Regenerierungsbereich aufweist, daß dazu zumindest der mittlere Höhenbereich der Vorderwand (2) von Knoten frei ist und daß diese zumindest im knotenfreien Bereich nach außen gewölbt ist, so daß bei einer stoßförmigen Belastung die Wölbung nach innen gedrückt wird und sich elastisch zurückformt, wenn die Kraftbelastung zurückgeht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug bestehend aus einem quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten Hohlprofil, wobei dieses eine horizontal verlaufende Oberwand und eine eben solche Unterwand sowie eine vertikal verlaufende Vorderwand und eine eben solche Hinterwand aufweist und von einer aus mindestens einer Innenwand bestehenden Innenstruktur in mindestens zwei sich in Längsrichtung des Profils erstreckende Kammern unterteilt ist, wobei die Verbindung einer Längskante der Innenwand mit der jeweiligen Außenwand einen im Schnitt T-förmigen Knoten bildet.
Ein derartiger Stoßfänger ist in der DE 31 44 844 C2 , sowie in der EP 0 718 157 A1 und in der JP 07 081504 beschrieben.
Die EP 0 718 157 A1 zeigt einen aus einem Hohlprofil bestehenden Stoßfänger, dessen Querschnitt in Waben aufgeteilt ist. Gemäß einer Ausführung, dargestellt in der 3 der EP 0 718 157 A1 , sind zwei horizontal verlaufende Innenwände des Hohlprofils unter- und oberhalb der Mittellinie der Vorderwand des Hohlprofils mit dieser in Knoten verbunden. Zwischen den Knoten verläuft die Vorderwand gerade.
Die JP 07 081504 zeigt ebenfalls einen aus einem Hohlprofil bestehenden Stoßfänger, dessen Innenwände über Kreuz verlaufen und in die Eckknoten des Hohlprofils münden. Die Vorderwand des Hohlprofils verläuft absolut gerade.
Stoßfänger haben die Aufgabe, die in einem auf das Fahrzeug einwirkenden Stoß enthaltene Energie durch eine plastische oder elastische Verformung aufzunehmen, um auf diese Weise eine Beschädigung der eigentlichen Fahrzeugkarosserie zu unterbinden bzw. zu reduzieren. Ein beschädigter Stoßfänger kann nämlich relativ leicht und kostengünstig ausgewechselt werden, während eine Reparatur von Karosseriebereichen in der Regel relativ aufwendig ist.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, Stoßfänger quasielastisch zu gestalten, das heißt, daß sie die Energie leichter Stöße zunächst durch eine elastische Verformung aufnehmen, um sich dann zeitverzögert in den Ursprungszustand zurückzubilden. Dies kann durch besondere Strukturen und Kunststoffmaterialien erreicht werden. Stöße in einem Energiebereich, in dem sich der Stoßfänger elastisch bzw. quasielastisch verhält, werden dem Regenerierungsbereich des Stoßfängers zugeordnet.
Bei stärkeren Stößen, die Verformungen über den Regenerierungsbereich hinaus bewirken, sollen Stoßfänger so ausgelegt sein, daß sie durch eine bleibende plastische Verformung einen möglichst hohen Beitrag zur Energieaufnahme leisten, so daß die Beschädigung der Karosseriestruktur möglichst gering bleiben. Diese Stöße werden dem Verformungsbereich des Stoßfängers zugeordnet.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird unter anderem mit Mehrkammer-Aluminium-Profilen gearbeitet. Die bisher bekannten Ausführungen dieser Art von Stoßfängern (s. o.) bie ten einige Vorteile. Sie haben aber den Nachteil, daß sie sehr schnell d. h. schon bei schwachen Stößen in den Verformungsbereich übergehen.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, den Regenerierungsbereich zu verbessern und gleichzeitig sicherzustellen, daß die Energieaufnahme bei plastischen Verformungen möglichst groß bleibt.
Daher schlägt die Erfindung vor, daß ein Stoßfänger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so ausgebildet wird, daß der Stoßfänger einen Regenerierungsbereich aufweist, daß dazu zumindest der mittlere Höhenbereich der Vorderwand von Knoten frei ist und daß die Vorderwand zumindest im knotenfreien Bereich nach außen gewölbt ist, so daß bei einer stoßförmigen Belastung die Wölbung nach innen gedrückt wird und sich elastisch zurückformt, wenn die Kraftbelastung zurückgeht.
Dieser Wölbungsbereich stellt die regenerierbare Zone dar. Bei einer stoßförmigen Belastung wird die Wölbung nach innen gedrückt, wobei sich diese aber elastisch zurückformt, wenn die Kraftbelastung zurückgeht. Die weiterhin vorhandene horizontal verlaufende Innenwand trägt zur Energieaufnahme bei stärkeren Stößen bei, so daß die guten Eigenschaften eines Aluminiumprofils im Verformungsbereich erhalten bleiben.
Vorzugsweise wird auch bei dieser Ausführung das Profil in drei Kammern unterteilt, wie dies im Prinzip aus der EP 0 718 157 A1 bekannt ist. Im Gegensatz zu der Darstellung in dieser Schrift, verlaufen die Innenwände aber nicht horizontal, sondern zumindest abschnittsweise gegenüber der Horizontalebene geneigt. Es ist keine vertikale Innenwand vorhanden, da sie kaum zur Energieaufnahme beiträgt.
Der Regenerierungsbereich wird maximiert, wenn praktisch die gesamte Vorderwand gewölbt ausgeführt ist. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die vorderen Kanten der Innenwände jeweils in die Stoßkanten zwischen der Vorderwand und der Oberwand sowie der Vorderwand und der Unterwand einmünden.
Die Energieaufnahme der Innenwände wird dann maximal, wenn die Wände in etwa V-förmig in der Hinterwand zusammenlaufen. Einen besonders guten Kraftverlauf bezogen auf den Verformungsweg erhält man, wenn die beiden Innenwände unter Bildung eines gemeinsamen Wandabschnitts im hinteren Bereich zusammenlaufen und damit in einer Schnittdarstellung in etwa ein "Y" bilden.
Auch bei dieser Form hat sich gezeigt, daß es von Vorteil ist, wenn die Innenwände , wie in der DE 31 44 844 C2 vorgeschlagen, dünner sind als die Außenwände. Die Y-Form eignet sich auch besonders gut, um das Profil im Extrudierverfahren herzustellen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dazu zeigen:
1: die perspektivische Darstellung eines Stoßfängers mit offenen Profilenden und
2: einen Querschnitt durch das Profil des Stoßfängers an einer beliebigen Stelle.
1 zeigt einen Stoßfänger 1, der aus einem Extruderprofil mit einer Vorderwand 2, einer Hinterwand 3, einer Unterwand 4 und einer Oberwand 5, sowie einer im Schnitt Y-förmigen Innenstruktur 6 hergestellt ist. Der Stoßfänger 1 ist an seinen beiden Enden mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Die dargestellten Bohrungen 7, 7' dienen der Aufnahme von Bolzen, mit denen er mit den Deformationselementen der Karosseriestruktur verbunden wird. Zwischen seinen Enden verläuft der Stoßfänger in einem in einer Horizontalebene verlaufenden Bogen. Dieser Bogen entspricht einerseits dem üblichen leicht gepfeilten vorderen Profil eines Fahrzeuges, andererseits kann auf diese Weise der Stoßfänger als ganzes elastisch Energie aufnehmen, indem er, insbesondere bei einem mittigen Anstoß, elastisch nachgiebig zurückweicht.
Die Vorderwand 2 ist, wie der Darstellung zu entnehmen ist, nach außen gewölbt. An der lokalen Anstoßstelle bewirkt diese Wölbung, daß die Vorderwand 2 bei einer Stoßbelastung unter einer leichten Aufweitung elastisch nachgibt. Die Rückbildung erfolgt elastisch bzw. quasielastisch. Damit sich diese Funktion einstellt, muß die Vorderwand 2 möglichst über ihre gesamte Höhe frei von Kno ten sein, das bedeutet, daß die Wände der Innenstruktur 6 nicht in die Vorderwand 2 einmünden dürfen.
Die innere abstützende Struktur 6 des Stoßfängers 1 läßt sich besonders gut der 2 entnehmen. Die Innenstruktur besteht aus zwei Innenwänden 8, 8', die im hinteren Bereich 11 zusammenlaufen und somit insgesamt einen Y-förmigen Querschnitt bilden. Die vorderen Kanten der Innenwände 8, 8' laufen in die Stoßkanten 9 bzw. 10 zwischen der Vorderwand 2 und der Unterwand 4 bzw. der Vorderwand 2 und der Oberwand 5 ein. Der gemeinsame hintere Wandabschnitt 11 läuft mittig in die Hinterwand 3 ein. Es entsteht ein Dreikammerprofil mit einer vorderen im Schnitt kreissegmentförmigen Kammer 12 und zwei hinteren, trapezförmigen Kammern 13, 14.
Bei einer frontalen Stoßbelastung (Pfeil 15) entstehen je nach Größe und Dauer des Stoßes die folgende Situationen:
Bei kleinen Stößen wird die Wölbung der Vorderwand 2 eingedrückt und nimmt in etwa die strichpunktierte Linie 16 ein, von wo aus diese nach Beendigung des Stoßes in ihre Ursprungsform zurückgeht.
Bei höheren Stoßbelastungen werden die Knoten 9, 10, nachdem die Vorderwand 2 eingedrückt worden ist, horizontal belastet, so daß zunächst die Unter- und Oberwand 4, 5 nach unten bzw. oben ausgebeult werden (Pfeile 18, 19). In diese Verformung einbezogen werden die vorderen Bereiche der Innenwände 8, 8', die die Arme des "Y" bilden. Diese werden ebenfalls nach außen ausgebeult (Pfeile 20, 21). Erst in der Endphase einer Verformung wird der gemeinsame Wandabschnitt 11 in die Verformung einbezogen. Dieser Abschnitt 11 beult entweder nach oben oder unten aus oder wird in Falten gelegt. Vorher dient er als Abstützung für die vorderen Wandabschnitte der Innenwände (8, 8').
Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Form ein guter Kompromiß zwischen einem möglichst großen Regenerierungsbereich und einer optimalen Energieaufnahme im Verformungsbereich erzielt wird.

Claims

Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug bestehend aus einem quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten Hohlprofil, wobei das Hohlprofil eine horizontal verlaufende Oberwand (5) und eine ebensolche Unterwand (4) sowie eine vertikal verlaufende Vorderwand (2) und eine ebensolche Hinterwand (3) aufweist und von einer aus mindestens einer Innenwand (8, 8') bestehenden Innenstruktur (6) in mindestens zwei sich in Längsrichtung des Profils erstreckende Kammern (12, 13; 14) unterteilt ist, wobei die Verbindung einer Längskante der Innenwand (8 bzw. 8') mit der jeweiligen Außenwand (2, 3, 4, 5) einen im Schnitt T-förmigen Knoten bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfänger einen Regenerierungsbereich aufweist, daß dazu zumindest der mittlere Höhenbereich der Vorderwand (2) von Knoten frei ist und daß diese zumindest im knotenfreien Bereich nach außen gewölbt ist, so daß bei einer stoßförmigen Belastung die Wölbung nach innen gedrückt wird und sich elastisch zurückformt, wenn die Kraftbelastung zurückgeht.
Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Innenwände (8' bzw. 8) vorgesehen sind, so daß das Profil in drei Kammern (12, 13, 14) unterteilt ist.
Stoßfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände (8, 8') zumindest abschnittsweise gegenüber einer Horizontalebene in entgegengesetzter Orientierung geneigt sind.
Stoßfänger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Kanten der Innenwände (8, 8') in die Stoßkanten (9, 10) zwischen der Vorder wand (2) und der Unterwand (4) sowie zwischen der Vorderwand (2) und Oberwand (5) münden.
Stoßfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Kanten der Innenwände (8, 8') in die Mittellinie der Hinterwand (3) einmünden.
Stoßfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände (8, 8') V-förmig in der Hinterwand 3 zusammenlaufen.
Stoßfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände (8, 8') im hinteren Bereich (11) in einen gemeinsamen Wandabschnitt (11) übergehen und somit im einer Schnittdarstellung ein "Y" bilden.
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände (8, 8') dünner sind als die Außenwände (2, 3, 4, 5).
Stoßfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfänger (1) im Extrudierverfahren hergestellt ist.