DE3626150A1

DE3626150A1 - Stossfaenger fuer kraftfahrzeuge, insbesondere personenkraftwagen

Info

Publication number: DE3626150A1
Application number: DE19863626150
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Schoenleber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1988-02-18
Also published as: DE3626150C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, insbe sondere Personenkraftwagen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Stoßfänger dieser Art ist aus der DE-PS 27 25 772 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen derartigen Stoßfänger geeignete vorteilhafte Bauteile und einen Stoßfänger mit derartigen Bauteilen zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 10 angegeben.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schema tisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Teil eines Stoßfängers in Draufsicht,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen Teil des Stoßfängers nach Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Stoßstange des Stoßfängers nach Fig. 1 in der lotrechten Fahrzeuglängsmittelebene,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine andere Stoßstange.

In Fig. 1 ist die linke Hälfte eines vorderen Stoßfängers eines Personenkraftwagens dargestellt. Die rechts von der lotrechten Fahrzeuglängsmittelebene 2 befindliche rechte Hälfte des Stoß fängers 1 ist spiegelbildlich ausgebildet. Der hintere Stoßfänger des Personenkraftwagens kann entsprechend ausgebildet sein.

Der Stoßfänger 1 weist eine sich quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Stoßstange 3 und zwei Stoßstangenhalterungen 4 auf, von denen nur eine dargestellt ist. Die Stoßstange 3 weist einen Stoßstangenträger 5, einen vor diesem angeordneten Verkleidungs träger 6 und eine Stoßstangenverkleidung 7 auf. Der Stoßstangen träger 5 erstreckt sich annähernd über die gesamte Länge der Stoßstange 3. Er ist ebenso wie der Verkleidungsträger 6 der Form der Stoßstange 3 entsprechend nach vorne gewölbt ausgebildet.

Der Stoßfänger 1 ist an zwei Motorträgern 8 des Personenkraftwa gens befestigt. An jedem der beiden Motorträger 8 ist ein Justier bügel 9 mit Schrauben gehalten, die sich durch Langlöcher erstrek ken, die in den Wänden der Motorträger 8 vorgesehen sind und sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Die Justierbügel 9 ermöglichen demgemäß, den Stoßfänger 1 in Fahrzeuglängsrichtung zu justieren.

Als wesentliches Bauteil weist die Stoßstangenhalterung 4 einen Dämpfungsformkörper 10 auf, der im wesentlichen die Form eines Ovalringes aufweist und aus glasfaserverstärktem Kunststoff be steht. Die Fasern des Laminats sind im wesentlichen in Umfangs richtung des Dämpfungsformkörpers 10 ausgerichtet. Die Wandstärke des Dämpfungsformkörpers 10 ist über seinen Umfang im wesentli chen gleich. Der Dämpfungsformkörper 10 weist zueinander parallele Stirnflächen 11, 12 auf, die nach unten bzw. nach oben gerichtet sind. Die Längsseiten des Ringovals sind als im wesentlichen ebene Anlageflächen ausgebildet, die sich im wesentlichen in Fahrzeug querrichtung erstrecken, der Form der Stoßstange 3 entsprechend jedoch geringfügig gegeneinander geneigt angeordnet sind. Mit der hinteren Anlagefläche liegt der Dämpfungformskörper 10 an der Vorder seite einer Stützplatte 13 an, die an der Vorderseite des Justier bügels 9 befestigt, z.B. angeschweißt, ist, sich in Höhenrichtung über die beiden Stirnflächen 11, 12 des Dämpfungskörpers 10 hinaus erstreckt und sich in Querrichtung mit nach hinten abgerun deten Seiten wesentlich über die Länge der hinteren Anlagefläche des Dämpfungsformkörpers 10 hinaus erstreckt. Die hintere Wand des Dämpfungsformkörpers 10 weist auf halber Höhe eine Bohrung auf, in die eine Hülse 14 eingesetzt ist, durch die hindurch sich eine im Durchmesser wesentlich kleinere Schraube in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, die auch durch die Vorderwand des Justierbügels 9 greift und den Dämpfungsformkörper 10 mit seiner hinteren Anlage fläche gegen die Vorderseite der Stützplatte 13 preßt. Der gegen über dem Durchmesser der Schraube 15 größere Durchmesser der Hülse 14 ermöglicht ein Justieren sowohl in Höhenrichtung als auch in Querrichtung. Statt mit der Bohrung kann der Dämpfungsformkörper 10 mit einem senkrechten Schlitz versehen sein.

Die vordere Anlagefläche des Dämpfungsformkörpers 10 liegt an der Rückseite des Stoßstangenträgers 5 an. Dieser ist als Rechteck kastenträger mit geschlossenem Hohlquerschnitt ausgebildet. Seine Höhe entspricht der Höhe des Dämpfungsformkörpers 10. Er ist aus Faserverbundwerkstoff (glasfaserverstärkter Kunststoff) mit Langfaserverstärkung in Trägerlängsrichtung hergestellt und weist eine Kreuzbewehrung aus Endlosfasern oder Gewebe zur Aufnahme von Torsionskräften und Querkraftschub auf. Zusätzlich ist der Hohlraum des Stoßstangenträgers 5 mit Schaum ausgefüllt. An der Vorderseite des Stoßstangenträgers 5 liegt der Verkleidungsträger 6 mit einer Abschlußplatte 14 an, die Hohlräume nach hinten abschließt, die durch eine im Querschnitt wellenförmige Gestaltung der Wandung des Verkleidungsträgers 6 gebildet sind. Die wellenför mige Gestaltung bewirkt die Ausbildung von Rippen 17, 18, die sich in Trägerlängsrichtung erstrecken und von der Abschlußplatte 16 aus nach vorne weisen. Im Bereich der Stoßstangenhalterung sind die Rippen 17, 18 nach hinten eingezogen, so daß die Wandung des Verkleidungsträgers 6 an der Abschlußplatte 16 anliegt (Fig. 3). Verkleidungsträger 6 mit seiner Abschlußplatte 16, Stoßstangen träger 5 und Dämpfungsformkörper 10 sind durch Schrauben 19 miteinander verbunden, die in Hülsen 20 geführt sind, die die genannten Bauteile gegeneinander ausrichten. An jeder Stoßstangen halterung sind zwei Schrauben 19 übereinander angeordnet.

Der Verkleidungsträger 6, der aus schlagzähem thermoplastischem Werkstoff gebildet ist, trägt die weiter vorne angeordnete Stoß stangenverkleidung 7, die ebenfalls aus Kunststoff besteht. Die Stoßstangenverkleidung 7 übernimmt keine energieaufnehmende Funktion, ist aber derart elastisch gestaltet, daß sie den Ver formungen des Stoßstangenträgers 5 und des Verkleidungsträgers 6 folgen kann.

Die Stoßstange 3 kann mit dem Dämpfungsformkörper 10 zu einer Baueinheit montiert werden. Diese kann auch in der Stoßstange angeordnete weitere Bauteile aufnehmen, beispielsweise Nebel scheinwerfer und Blinker. Die derart vormontierte Baueinheit kann sodann über die Schraubverbindungen 15 an den Justierbügeln 9 und damit an den Motorträgern 8 befestigt werden. Die Montage des Stoßfängers erfolgt also über nur zwei Schrauben. Dies ergibt eine einfache Handhabbarkeit.

Der Stoßfänger dient dazu, bei Aufprallgeschwindigkeiten bis zu 8 km/h die Aufprallenergie aufzunehmen und das Fahrzeug wirksam vor Beschädigungen zu schützen. Energie aufnehmende Elemente sind vor allem der Dämpfungsformkörper 10 und der Stoßstangenträ ger 5. In geringerem Maße nehmen auch die Stoßstangenverkleidung 7 und der Verkleidungsträger 6 Energie auf. Die Energieaufnahme des Stoßstangenträgers 5 erfolgt durch elastische Durchbiegung. Die Energieaufnahme der Dämpfungsformkörper 10 erfolgt durch Einfederungsverformung. Diese kann sowohl in Fahrzeuglängsrich tung als auch in Fahrzeugquerrichtung erfolgen. Durch die Ein federung in Fahrzeuglängsrichtung werden die in dieser Richtung wirkenden Stoßkraftkomponenten aufgenommen. Das Einfedern in Fahrzeugquerrichtung ermöglicht, Kraftkomponenten in dieser Richtung elastisch aufzunehmen. Dadurch wird eine Entlastung der Motorträger 8 erreicht. Beim Einfedern rollen die Bereiche des Dämpfungsformkörpers 10, die den Anlageflächen benachbart sind, auf der Stützplatte 13 bzw. der Rückseite des Stoßstangenträgers 5 ab. Zur Erzielung einer guten Lastverteilung an den Kraftein leitungsflächen kann jeweils eine Auflagerplatte zwischen dem Dämpfungsformkörper 10 und der Stützplatte 13 bzw. der Rückseite des Stoßstangenträgers 5 vorgesehen sein. Diese Auflagerplatten können aus einem thermoplastischen oder einem elastomeren Material bestehen.

Die Dämpfungsformkörper 10 weisen die Eigenschaft auf, bei Über belastung nicht zu brechen, sondern durch Delaminieren der einzelnen Faserschichten sehr viel Energie aufzunehmen (quasi idealplastisches Verhalten bei ca. 70% der Spitzenlast). Diese Eigenschaft bewirkt, daß bei Aufprallgeschwindigkeiten oberhalb der Auslegungsgeschwindigkeit für den Stoßfänger die Motorträger gegen Beschädigung weitgehend geschützt sind. Die Energieaufnahme der Dämpfungsformkörper 10 durch Delaminieren, Zwischenfaserbrü che und Faserbrüche begrenzt die auf die Motorträger wirkenden Kräfte. Diese lassen sich auf einen Maximalwert begrenzen, der unterhalb der Beullast der Motorträger liegt. Falls dieser Grenz wert nicht überschritten wird, kann sich eine Reparatur auf das Austauschen der Dämpfungsformkörper 10 beschränken.

Bei einem Aufprall in der Mitte der Stoßstange nimmt der Stoßstan genträger 5 infolge der guten Federeigenschaften des Faserverbund werkstoffs einen wesentlichen Teil der Aufprallenergie durch elastische Durchbiegung auf. Insbesondere bei einer gepfeilten Stoßstange ergibt sich auch beim Aufprall gegen eine Barriere, daß ein Großteil der Aufprallenergie von dem Stoßstangenträger aufgenommen wird. Dadurch werden die Auflagekräfte an den Motorträgern klein gehalten.

Weiterhin wirkt der Stoßstangenträger als Querversteifung des Fahrzeugaufbaus.

Durch den Verkleidungsträger 6 wird bei konzentrierten Lasteinlei tungen, wie sie beim Pfahlaufprall oder bei seitlich versetzten Pendelschlägen auftreten, erreicht, daß der Stoßstangenträger 5 aus Faserverbundwerkstoff nicht punkt- oder linienförmig belastet, sondern über eine verhäitnismäßig größere Fläche beaufschlagt wird. Dies wird durch die Profilgestaltung des Verkleidungsträgers 6 begünstigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ein Stoßstangenträger 21 aus glasfaserverstärktem Kunststoff in Zellenbauweise mit vier übereinander angeordneten Hohlkammern 22 etwa quadratischen Querschnitts mit abgerundeten Ecken vorgesehen. Diese Hohlkam mern 22 können ausgeschäumt sein. An der Vorderseite des Stoß stangenträgers 21 liegt ein Verkleidungsträger 23 mit seiner Rück seite an. An seiner Vorderseite weist der Verkleidungsträger 23 drei mit Abstand voneinander übereinander angeordnete Rippen 24, 25, 26 auf, die nach vorne ragen. Vor dem Verkleidungsträger 23 ist eine Stoßstangenverkleidung 27 angeordnet. In dem Raum zwischen der Stoßstangenverkleidung 27 und der Vorderseite des Verkleidungsträgers 23 ist ein Energie absorbierender Schaum angeordnet, der bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten ein wei ches Aufprallverhalten und eine gute Lastverteilung erbringt. Der Raum vor den Rippen 24, 25, 26 ist dabei ausgespart. Diese wirken als Anschlag für die Stoßstangenverkleidung 27, die mit Fanghaken 28, 29 an dem Verkleidungsträger 23 gehalten ist.

Die Erfindung ermöglicht, einen wirksamen Stoßfänger leicht und mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand auszubilden. Der Stoßfänger kann leicht unterschiedlichen Forderungen angepaßt werden, beispielsweise ist es ohne weiteres möglich, allein durch entsprechende Dimensionierung von Stoßstangenträger und Dämpfungs formkörper einen Stoßfänger für ein 4 km/h-System oder für ein 8 km/h-System auszubilden. Dies ermöglicht, flexibel auf neue gesetz liche Bestimmungen zu reagieren. Außerdem ergibt sich eine große Freiheit in der Formgebung, da die für die äußere Form maßgebende Verkleidung zusammen mit dem Verkleidungsträger praktisch an jedes beliebiges Styling angepaßt werden kann. Durch die Ausbil dung des Verkleidungsträgers mit nach vorne weisenden Rippen, insbesondere durch die wellenförmige Ausbildung, ist es möglich, verhältnismäßig kleine Abstände zwischen Stoßstangenverkleidung und Stoßstangenträger zu realisieren. Dies hat bei hoher Energieauf nahme des Stoßstangenträgers auf kleinem Weg zur Folge, daß ein kurzer Abstand zwischen festen Karosserieteilen und Stoßfängervor derkante realisiert werden kann, was zu einer Reduzierung der Fahrzeuglänge und zu einem verbesserten Styling für Fahrzeuge mit 8 km/h-Forderung führt. Dies ermöglicht ein identisches Styling für US- und ECE-Fahrzeuge auf der Basis des ECE-Fahrzeuges.

Claims

1. Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraft wagen, mit einer Stoßstange und mit Abstand voneinander angeordneten Stoßstangenhalterungen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoßstangenhalterungen jeweils wenigstens ein nach giebiges Element zur Aufnahme von Energie aufweisen,
daß als nachgiebiges Element ein Federelement vorgesehen ist und
daß das Federelement als elastisch verformbarer, aus faser verstärktem Kunststoff bestehender Dämpfungsformkörper (10) ausgebildet ist, der im wesentlichen die Form eines Ringes aufweist und derart angeordnet ist, daß seine Achse zumindest annähernd quer zur Hauptstoßrichtung ausgerichtet ist.

2. Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als faserverstärkter Kunststoff glasfaserverstärkter Kunststoff vorgesehen ist.

3. Stoßfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsformkörper (10) im wesentlichen aus einem Laminat mit in Umfangsrichtung ausgerichteten Fasern besteht.

4. Stoßfänger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsformkörper eine im wesentlichen ovale Gestaltung aufweist.

5. Stoßfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseiten des Ovals Anlageflächen bilden.

6. Stoßfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseiten des Ovals wenigstens in ihren mittleren Bereichen zumindest weitgehend eben ausgebildet sind.

7. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsformkörper (10) rundum eine im wesentlichen gleiche Wandstärke aufweist.

8. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei waagerecht ausgerichteter Stoßstange (3) die Achse des Dämpfungsformkörpers (10) senkrecht ausgerichtet ist.

9. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsformkörper (10) die Stoßstange (3) trägt.

10. Stoßfänger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstange (3) einen sich in Stoßstangenlängsrichtung erstreckenden Stoßstangenträger (5, 21), der mit den Stoßstangenhalterungen (4) verbunden ist, und einen sich ebenfalls in Stoßstangenlängsrichtung er streckenden Verkleidungsträger (6, 23) aufweist, der vor dem Stoßstangenträger (5, 21) angeordnet und an diesem befestigt ist.

11. Stoßfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßstangenträger (5, 21) aus Faserverbundwerkstoff gebildet ist.

12. Stoßfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßstangenträger (5, 21) als Hohlträger mit geschlos senem Hohlquerschnitt ausgebildet ist.

13. Stoßfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßstangenträger (5) als Rechteckkastenträger ausgebil det ist.

14. Stoßfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßstangenträger (21) eine Zellenbauweise mit mehreren sich in Trägerlängsrichtung erstreckenden Hohlkammern (22) aufweist.

15. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßstangenträger (5, 21) wenigstens eine sich in Trägerlängsrichtung erstreckende Langfaserver stärkung aufweist.

16. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßstangenträger (5, 21) eine Kreuzbewehrung aus Endlosfasern oder Gewebe aufweist.

17. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des Stoßstangenträgers (5, 21) mit Schaum gefüllt ist.

18. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkleidungsträger (6, 23) aus schlagzähmen thermoplastischem Werkstoff gebildet ist.

19. Stoßfänger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkleidungsträger (6, 23) in dem Bereich vor dem Stoßstangenträger (5, 21) von diesem weg weisende, sich in Trägerlängsrichtung erstreckende Rippen (17, 18; 24, 25, 26) aufweist.

20. Stoßfänger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (17, 18) als Wellung des Verkleidungsträgers (6) ausgebildet sind.

21. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkleidungsträger (6, 23) eine Stoßstangenverkleidung (7, 27) trägt und der Raum zwischen Verkleidungsträger und Stoßstangenverkleidung Energie aufnehmenden Schaum oder andere flexible Elemente, z.B. Strukturwaben, aufnimmt.