DE19958887A1 - Stossstangenanordnung bei einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Bei einer Stoßstangenanordnung für ein Kraftfahrzeug ist eine mehrstufig verformbare Ausbildung unter einer einwirkenden Stoßenergie bei unterschiedlichen Stoßbedingungen mit zwei Quetschkappen (16) erhalten, die an den Enden der Längsträger (12) des Fahrzeugrahmens gemeinsam mit einem sie umgebenden separaten Stoßstangenteil (18) befestigt sind, der mit oberen und unteren Quetschrillen (34, 38) einen primären Anteil der Stoßenergie aufnimmt, die an einer Berührungsfläche (30) einer vorderen Quetschrille (26) des separaten Stoßstangenteils mit einer vorderen Stoßfläche (42) der Quetschkappen (16) zur Aufnahme eines sekundären Anteils der Stoßenergie vermittelt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stoßstangenanordnung bei einem Kraftfahr­ zeug, die für eine kontrollierte Absorption einer einwirkenden Stoßenergie bei un­ terschiedlichen Stoßbedingungen eine mehrstufig verformbare Ausbildung auf­ weist und an dem Fahrzeugrahmen befestigt ist.

Stoßstangenanordnungen bei einem Kraftfahrzeug erfüllen generell den Zweck, bei einem Aufprall des Fahrzeuges eine dabei zur Einwirkung kommende Stoß­ energie zu dämpfen bzw. zu absorbieren und eine Beschädigung der Fahrzeug­ teile respektive der Karosserie des Fahrzeuges in der Nähe solcher Stoßstan­ genanordnungen zu verhindern. Eine bekannte Ausbildung einer Stoßstangenan­ ordnung im unmittelbaren Umfeld der vorliegenden Erfindung ist in der US-PS 5 785 367 beschrieben und besteht aus zwei Halbschalen mit einem etwa U-förmigen Querschnitt, welche in längs verlaufenden faltbaren Abschnitten en­ den, die neben dem Fahrzeugrahmen lokalisiert sind. Die faltbaren Abschnitte oder auch verformbare Körper erfüllen den Zweck einer Absorption der Restener­ gie, die noch vorhanden ist, wenn eine Verformung der für die Stoßstangenanord­ nung vorhandenen Haltestützen erschöpft ist.

Weitere vergleichbare Stoßstangenanordnungen, die für eine Absorption der Stoß­ energie konzipiert sind, welche bei hohen Fahrgeschwindigkeiten zur Einwirkung kommt, sind bsp. beschrieben in der US-PS 3 831 997. Bei diesen bekannten Stoßstangenanordnungen sind an dem vorderen Ende des Fahrzeugrahmens zwei in Reihe miteinander verbundene Teile angeordnet, die zur Absorption eines primären Anteils der Stoßenergie bei einem Aufprall des Fahrzeuges vorgesehen sind, während ein sekundärer Anteil der Stoßenergie bei einer Verformung der Fahrzeugfront eine Absorption erfährt durch einen seitlichen Faltenbügel, der sich von dem vorderen Ende des Fahrzeugrahmens zu dem hinteren Ende des Motor­ raumes erstreckt. In dem US-PS 5 201 912 ist eine Stoßstangenanordnung be­ schrieben, die aus einem Kunstharz geformt ist und in einem Hohlraum einen Schaumstoff aufnimmt. Zwischen der Stoßstangenanordnung und den Enden des Fahrzeugrahmens sind rohrförmige faltbare Körper angeordnet. Weitere ver­ gleichbare Stoßstangenanordnungen sind in der US-PS 3 912 295 beschrieben, die eine mehrstufige Absorption der Stoßenergie verwirklichen sollen, jedoch ist davon auszugehen, daß weder diese noch weitere Stoßstangenanordnungen ge­ nerell den Zweck erfüllen eine angemessen geregelte Absorption der Stoßenergie über einen größeren Bereich der einwirkenden Kräfte zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoßstangenanordnung bei einem Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche dazu in der Lage ist, eine unter den unterschiedlichsten Bedingungen und Voraussetzungen zur Einwirkung kom­ mende Stoßenergie wirksam zu absorbieren als Folge der Fähigkeit, sich durch eine einwirkende Stoßenergie mehrstufig verformen zu lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Stoßstan­ genanordnung der eingangs genannten Art an den Enden von zwei seitlichen, im wesentlichen parallel verlaufenden Längsträgern des Fahrzeugrahmens zwei Quetschkappen befestigt sind, deren nach außen weisende Stoßflächen von ei­ nem separaten, zwischen den Quetschkappen generell quer verlaufenden und gemeinsam mit den Quetschkappen an denselben Längsträgern des Fahrzeu­ grahmens befestigten Stoßstangenteil umgeben sind, der eine vordere, eine obere und eine untere Quetschrille aufweist, wobei alle Quetschrillen im wesentlichen über die gesamte Länge dieses separaten Stoßstangenteils verlaufen und ge­ meinsam eine von der äußeren Stoßfläche der Quetschkappen beabstandete in­ nere Stoßfläche darbieten, an welcher die zur Einwirkung an der Stoßstangenan­ ordnung kommende Stoßenergie an die Quetschkappen vermittelt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Stoßstangenanordnung wird mit der Anordnung und Ausbildung des separaten Stoßstangenteils der Zweck erfüllt, daß hiermit bsp. bei einem Aufprall des Fahrzeuges ein primärer Anteil der einwirkenden Stoßenergie absorbiert wird. Sollte die einwirkende Stoßenergie bei einem heftigeren Aufprall oder Zusammenstoß des Fahrzeuges oder auch bei einer vergleichbar höheren Fahrgeschwindigkeit höher als dieser primäre Anteil ausfallen, dann wird eine nachfolgende Absorption der Stoßenergie von den beiden Quetschkappen über­ nommen, welche dann eine Verformung im Zusammenwirken mit dem separaten Stoßstangenteil erfahren, der bei seiner Absorption eines primären Anteils der einwirkenden Stoßenergie als Folge seiner Formgebung nur eine örtlich begrenzte Verformung erfahren hat, die mehr oder weniger in der Nähe der Quetschkappen aufgenommen wurde. Sollte auch nach der stattgefundenen Verformung der Quetschkappen noch eine restliche Stoßenergie zu absorbieren sein, dann wird diese Aufgabe von der Gesamtheit des separaten Stoßstangenteils übernommen, dabei im Zusammenwirken mit den Längsträgern des Fahrzeugrahmens, die dann eine unmittelbare Einschaltung über die verformten Quetschkappen erfahren.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der erfindungsgemäßen Stoßstangenanordnung sind in den einzelnen Patentansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stoßstangenanordnung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Dies zeigt

Fig. 1A eine Draufsicht auf einen Fahrzeugrahmen, an welchem die erfin­ dungsgemäße Stoßstangenanordnung befestigt ist,

Fig. 1B eine Seitenansicht des Fahrzeugrahmens der Fig. 1A,

Fig. 2A einen Querschnitt der Stoßstangenanordnung nach der Linie 2A- 2A in Fig. 1A,

Fig. 2B einen Querschnitt der Stoßstangenanordnung nach der Linie 2B- 2B in Fig. 1A,

Fig. 3 einen Perspektivansicht, teilweise im Schnitt, der Stoßstangenan­ ordnung zur Darstellung ihrer Befestigung an einem Längsträger des Fahrzeugrahmens gem. Fig. 1A,

Fig. 4A bis 4D Querschnittdarstellungen der Stoßstangenanordnung entspre­ chend der Darstellung in Fig. 2B zur Veranschaulichung ver­ schiedener aufeinanderfolgender Verformungsstufen bei einer frontalen Einwirkung einer Stoßenergie,

Fig. 5 eine Perspektivansicht einer Quetschkappe gem. einer alternati­ ven Ausführungsform und

Fig. 6 eine Schnittansicht der Quetschkappe nach der Linie 6-6 in Fig. 5.

Bei dem in der Zeichnung schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Stoßstangenanordnung ist das Vorhandensein eines Fahrzeu­ grahmens 10 vorausgesetzt, der mit zwei generell parallel verlaufenden Längsträ­ gern 12 ausgebildet ist, die sich in der Fahrzeuglängsachse erstrecken. Da für die Befestigung der Stoßstangenanordnung nur dies Längsträger interessieren, sind weitere Einzelheiten des Fahrzeugrahmens nicht dargestellt.

An den vorderen Enden der beiden Längsträger 12 des Fahrzeugrahmens 10 ist eine Stoßstangenanordnung 14 befestigt, welche mit zwei mehrstufig verformba­ ren Quetschkappen 16 und einem separaten Stoßstangenteil 18 ausgebildet ist, der die beiden Quetschkappen aufnimmt und gemeinsam mit diesen an den vor­ deren Enden der Längsträger 12 befestigt ist. Der somit quer zu der Fahrzeu­ glängsachse ausgerichtete Stoßstangenteil 18 wird nach vorne von einer Verklei­ dung 20 abgedeckt, wobei es diese Verkleidung ist, an welcher gem. der Darstel­ lung in Fig. 4A eine mit der Stoßstangenanordnung abzufangende Stoßenergie anfänglich zur Einwirkung kommt.

Der separate Stoßstangenteil 18 ist als ein geschlossenes Hohlprofil ausgebildet und weist zwei nach innen gegen die beiden Längsträger 12 ausgerichtete Öff­ nungen 22 auf, in welchen die an den beiden Längsträgern 12 befestigten Quetschkappen 16 aufgenommen werden. Eine an der Vorderseite nach außen weisende Wand 24 ist mit einer vorderen Quetschrille 26 versehen, die mit ihrem Boden 28 eine primäre Berührungsfläche 30 ausbildet, an welcher die einwirkende Stoßenergie an die jeweils zugeordnete Quetschkappe vermittelt wird. Neben der vorderen Quetschrille 26 weist der separate Stoßstangenteil auch obere und unte­ re Quetschrillen 34 und 38 auf, die in einer oberen Wand 32 und in einer unteren Wand 36 des Hohlprofils ausgebildet sind. Die beiden Öffnungen 22 sind im übri­ gen in einer Rückwand 40 des Hohlprofils ausgebildet, seitlich von welcher die Befestigung des Stoßstangenteils an den vorderen Enden der Längsträger 12 vor­ genommen ist, jeweils gemeinsam mit einem an den Quetschkappen 16 vorgese­ henen Befestigungsflansch 46, wie es bsp. in Fig. 2B dargestellt ist.

Jede der beiden Quetschkappen 16 ist im wesentlichen topfförmig ausgebildet und ist mit einer nach außen weisenden Stoßfläche 42 versehen, die in einem vorbe­ stimmte Abstand d von der mit der vorderen Quetschrille 26 des separaten Stoß­ stangenteils 18 ausgebildeten Berührungsfläche 30 beabstandet ist. Die beiden topfförmigen Quetschkappen 16 sind mit einem offenen Ende 44 versehen, wel­ ches bei jeder Quetschkappe gegen den zugeordneten Längsträger 12 des Fahr­ zeugrahmens ausgerichtet ist und in einem umlaufenden Befestigungsflansch 46 endet, mit welchem die Befestigung an dem zugeordneten Längsträger gemein­ sam mit dem separaten Stoßstangenteil 18 vorgenommen wird. Um für die beiden Quetschkappen 16 im Zusammenwirken mit dem separaten Stoßstangenteil 18 eine abgestufte Verformung zu erhalten, ist jede Quetschkappe mit mehreren Quetschbereichen 48 versehen, die bzgl. der vorderen Stoßfläche 42 einen sich vergrößernden Durchmesser aufweisen und mit unterschiedlich großen Anstell­ winkeln in Relation zu der zugeordneten Längsachse 147 ausgerichtet sein kön­ nen. Verwiesen wird hierzu auf die Darstellung einer alternativen Ausführungsform von Quetschkappen 116 in Fig. 6, wo für benachbarte Quetschrillen 148 und 160 solche unterschiedlichen Anstellwinkel gezeigt sind. Selbstverständlich können die Quetschkappen 16 bzw. 116 auch andere Ausbildungen unter dem Aspekt auf­ weisen, daß damit eine mehrstufige Verformung für eine Absorption von unter­ schiedlich großen Anteilen der einwirkenden Stoßenergie erhalten werden soll. So kann bsp. auch eine Ausbildung dieser Quetschkappen konzipert sein, mit welcher ein in mehreren Stufen ablaufendes teleskopartiges Zusammenfalten der Quetschkappen erhalten wird, in Abhängigkeit von einer zunehmenden Größe der Stoßenergie, die über die Berührungsfläche 30 an der vorderen Quetschrille 26 des separaten Stoßstangenteils 18 an die vordere Stoßfläche 42 der Quetschkap­ pen 16 vermittelt wird.

Durch die Darstellungen der Fig. 4A bis 4D ist eine denkbare Aufeinanderfolge der Verformungen gezeigt, welche die verschiedenen Teile der Stoßstangenan­ ordnung unter einer von vorne auf die Verkleidung 20 einwirkenden Stoßenergie erfahren. Gem. der Darstellung in Fig. 4A wird die Stoßenergie anfänglich über die Verkleidung 20 an den separaten Stoßstangenteil 18 übertragen, der dann zunächst eine Verformung an den oberen und unteren Quetschrillen 34 und 38 erfährt, sobald die einwirkende Stoßenergie an der Berührungsfläche 30 der vor­ deren Quetschrille 26 zur Übertragung an die vordere Stoßfläche 42 der beiden Quetschkappen 16 kommt. Durch diese Verformung des separaten Stoßstangen­ teils 18 wird daher mit den oberen und unteren Quetschrillen 34 und 38 ein primä­ rer Anteil der Stoßenergie absorbiert, wobei diese Absorption solange anhält, bis über die verformten Quetschrillen entsprechend der Darstellung in Fig. 4C auch eine Verformung der Quetschkappen 16 eingeleitet wird. Diese Verformung der Quetschkappen 16 wird auch unter Mitwirkung der an der vorderen Stoßfläche 42 zur Übertragung an der Berührungsfläche 30 der vorderen Quetschrille 26 kom­ menden Stoßenergie mitgetragen und findet an den einzelnen Quetschbereichen 48 bzw. 148 und 160 der Quetschkappen 16 bzw. 116 statt, wie es in Fig. 4C mit dem verformten Quetschbereich 60 veranschaulicht ist. Mit dieser Verformung der Quetschkappen 16 wird daher ein sekundärer Anteil der Stoßenergie absorbiert, wobei diese Absorption solange fortgesetzt wird, bis die materialbedingte Festig­ keit der Quetschkappen erschöpft ist und die Quetschkappen dann nicht länger die einwirkende Stoßenergie dämpfen können. In einer letzten Stufe übernimmt deshalb dann der separate Stoßstangenteil 18 eine letzte Absorption der restli­ chen Stoßenergie, wie es in Fig. 4D veranschaulicht ist, wobei die Absorption damit erhalten wird, daß sich der separate Stoßstangenteil dann um die vordere Quetschrille 26 herum solange verformt, bis auch seine materialbedingte Dämp­ fungskraft erschöpft ist. Der separate Stoßstangenteil 18 sollte deshalb vorzugs­ weise aus einem gewalzten Metallprofil bestehen und kann auch noch mit einem Schaumstoff gefüllt sein, welcher die Dämpfungswirkung der Stoßstangenanord­ nung verbessert.

Claims (14)

1. Stoßstangenanordnung bei einem Kraftfahrzeug, die für eine kontrollierte Absorp­ tion einer einwirkenden Stoßenergie bei unterschiedlichen Stoßbedingungen eine mehrstufig verformbare Ausbildung aufweist und an dem Fahrzeugrahmen befe­ stigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden von zwei seitlichen, im wesentlichen parallel verlaufenden Längsträgern (12) des Fahrzeugrahmens (10) zwei Quetschkappen (16; 116) befestigt sind, deren nach außen weisende Stoßflächen (42; 142) von einem separaten, zwischen den Quetschkappen generell quer ver­ laufenden und gemeinsam mit den Quetschkappen an denselben Längsträgern des Fahrzeugrahmens befestigten Stoßstangenteil (18) umgeben sind, der eine vordere (26), eine obere (34) und eine untere (38) Quetschrille aufweist, wobei alle Quetschrillen (26, 34, 38) im wesentlichen über die gesamte Länge dieses separaten Stoßstangenteils (18) verlaufen und gemeinsam eine von der äußeren Stoßfläche (42; 142) der Quetschkappen (16; 116) beabstandete innere Stoßflä­ che (30) darbieten, an welcher die zur Einwirkung an der Stoßstangenanordnung kommende Stoßenergie an die Quetschkappen (16; 116) vermittelt wird.

2. Stoßstangenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der se­ parate Stoßstangenteil (18) ein geschlossenes Hohlprofil aufweist und an zwei endseitigen, nach innen gegen die beiden Längsträger (12) des Fahrzeugrah­ mens (10) ausgerichteten Öffnungen (22) die beiden Quetschkappen (16; 116) aufnimmt.

3. Stoßstangenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Quetschkappen (16; 116) generell topfförmig ausgebildet ist und an der jeweiligen Stoßfläche (42; 142) ein offenes Ende aufweist, welches gegen das Befestigungsende des zugeordneten Längsträgers (12) des Fahrzeugrah­ mens (10) ausgerichtet ist.

4. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Quetschkappe (16; 116) mit einem Befestigungsflansch (46; 146) versehen ist, der für die Befestigung an dem zugeordneten Längsträger (12) des Fahrzeugrahmens (10) quer zu dem Befestigungsende des Längsträgers (12) ausgerichtet ist.

5. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede der beiden Quetschkappen (16; 116) mit mehreren Quetschbereichen (48; 148, 160) versehen ist, die zu dem Befestigungsende des zugeordneten Längsträgers (12) des Fahrzeugrahmens (10) hin eine sich erwei­ ternde Umfangsgröße aufweisen.

6. Stoßstangenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ein­ zelnen Quetschbereiche (48; 148, 160) der beiden Quetschkappen (16; 116) ge­ nerell kreisförmig ausgebildet sind.

7. Stoßstangenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Quetschbereiche (48; 148, 160) der beiden Quetschkappen (16; 116) mit abwechselnd unterschiedlich großen Anstellungswinkeln in Relation zu der zugeordneten Längsachse (147) der Quetschkappen ausgebildet sind.

8. Stoßstangenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die un­ terschiedlich großen Anstellwinkel der einzelnen Quetschbereiche (48; 148, 160) derart ausgebildet sind, daß unter der Einwirkung einer vorbestimmten Stoßener­ gie auf die Stoßstangenanordnung eine teleskopartige Verformung der Quetschkappen (16; 116) erhalten wird.

9. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Quetschrillen (26, 34, 38) des separaten Stoßstangenteils (18) U-förmig ausgebildet sind.

10. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit der vorderen Quetschrille (26) des separaten Stoßstangenteils (18) eine primäre Berührungsfläche (30) mit einer Gegenfläche (42; 142) der Quetschkappen (16; 116) ausgebildet ist, durch deren Zusammenwirken eine Verformung des separaten Stoßstangenteils im wesentlichen nur an den oberen und unteren Quetschrillen (34, 38) bis zum Erreichen der Absorption eines primä­ ren Anteils der einwirkenden Stoßenergie erhalten wird.

11. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Quetschkappen (16; 116) auf eine Formfestigkeit einge­ stellt sind, welche anschließend an eine primäre Verformung der oberen und un­ teren Quetschrillen (34, 36) des separaten Stoßstangenteils (18) einen höheren sekundären Anteil der Stoßenergie absorbiert.

12. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit einer über die vordere Quetschrille (26) des separaten Stoß­ stangenteils (18) eingeleiteten Verformung der Vorderseite des separaten Stoß­ stangenteils jede gegenüber einem sekundären Anteil der absorbierten Stoße­ nergie höhere Restenergie absorbiert wird.

13. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der separate Stoßstangenteil (18) aus einem gewalzten Metall be­ steht.

14. Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der separate Stoßstangenteil (18) und die beiden Quetschkappen (16; 116) durch eine gemeinsame Verkleidung (20) abgedeckt sind.