DE4316164A1

DE4316164A1 - Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4316164A1
Application number: DE19934316164
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Ing Toepker; Werner Boehmer
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2013-05-15
Also published as: DE4316164C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.

Eine derartige Stoßfängeranordnung zählt durch die DE-OS 37 11 692 zum Stand der Technik. Das Verformungsglied be steht hierbei aus zwei ineinander geschachtelten Hülsen, die durch einen bezüglich seiner Wandung U-förmig ge krümmten Übergangsabschnitt miteinander einstückig ver bunden sind. Das freie Ende der Außenhülse ist durch einen radial zur Längsachse der Hülsen sich erstreckenden kreisringförmigen Kragen gebildet, der mindestens mittel bar mit dem Chassis des Fahrzeugs verschraubbar ist. Das dem Übergangsabschnitt abgewandte Ende der Innenhülse weist einen geschlossenen Boden auf, an dem ein von der Innenhülse umschlossener Stempel aus Vollmaterial an liegt. In der Nähe des Hülsenbodens ist der Stempel mit einer umfangsseitigen Nut versehen, in welche Material aus der Wandung der Innenhülse formschlüssig gedrückt ist. Auf diese Weise sind Innenhülse und Stempel mitnah mefähig gekoppelt. Das sich über den übergangsabschnitt hinaus erstreckende andere Ende des Stempels weist einen Gewindeabschnitt auf, der mit inneren Anbauteilen einer Stoßstange verschraubt ist.

Die Fertigung einer derartigen Stoßfängeranordnung ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Zur abstandsver änderbaren Ankopplung der Stoßstange mit dem Chassis sind zwei ineinander gesteckte Bauteile notwendig, und zwar einerseits die Doppelhülse und andererseits der Stempel. Die Herstellung der Doppelhülse erfolgt durch Tiefziehen aus einer Platine, was mehrere aufeinander folgende Ar beitsschritte mit entsprechenden Vorrichtungen und einen Transport zwischen den Vorrichtungen erforderlich macht. Auch der Stempel mit seinem Gewindeende und der Umfangs nut muß aus Stangenmaterial auf einer Drehmaschine gefer tigt werden. Anschließend müssen Stempel und Doppelhülse zusammengesteckt und durch Eindrücken des Materials aus der Wandung der Innenhülse in die Umfangsnut des Stempels kraftschlüssig miteinander verbunden werden.

Charakteristisch ist im bekannten Fall darüberhinaus, daß bei der Herstellung der Doppelhülse aus einer Platine die ursprüngliche gleichmäßige Wanddicke in nicht vorherseh barer, d. h. nicht reproduzierbarer Weise verändert wird. Dadurch kann das Kraft-Weg-Verhalten der Stoßfängeranord nung nicht exakt genug typenbedingt dargestellt werden.

Bei einem Aufprall wird die Innenhülse durch den Stempel relativ zur Außenhülse verlagert, wobei sich unter Ver kürzung der Außenhülse und Verlängerung der Innenhülse der Übergangsabschnitt durch ständige rollende Verformung in Richtung auf den kreisringförmigen Kragen der Außen hülse verlagert. Hierbei werden mithin sowohl Wandab schnitte der Innenhülse als auch Wandabschnitte der Au ßenhülse ständig extrem verformt.

Der Erfindung liegt ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Stoßfängeranordnung die Aufgabe zugrunde, diese so zu verbessern, daß bei verrin gertem Herstellungsaufwand das Kraft-Weg-Verhalten ein deutig bestimmt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge führten Merkmalen.

Danach sieht die Erfindung nunmehr ein sogenanntes Stülp rohr mit insbesondere kreisrundem, bei Bedarf auch ova lem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt vor. Aufgrund der beiden im Querschnitt unterschiedlich groß gestalteten Längenabschnitte des Stülprohrs sowie durch die Anbindung des im Querschnitt kleineren Längenab schnitts an die Stoßstange wird bei einem Aufprall der kleinere Längenabschnitt in den größeren Längenabschnitt hinein verformt. Hierbei stülpt sich lediglich die Wan dung des kleineren Längenabschnitts um und rollt ab. Der größere Längenabschnitt unterliegt keiner Verformung. Da sich die Wanddicke des Stülprohrs bezüglich beider Län genabschnitte nun exakt bestimmen läßt, ist bei diesem Umstülp- bzw. Abrollvorgang das Kraft-Weg-Verhalten genau kalkulierbar und vorbestimmbar. Es ist auf die Belastbar keit des Chassis des jeweiligen Kraftfahrzeugtyps ein wandfrei abzustellen.

Auf der einen Seite kann im Rahmen der Erfindung jetzt ein maximaler Energieverbrauch angestrebt werden, d. h. es wird ein Minimum an Verformungsarbeit des Stülprohrs ver langt. Auf der anderen Seite überschreitet das erfin dungsgemäße Stülprohr das Maximum der vorgeschriebenen Verformungsenergie nicht. Folglich kann die mittlere Auf prallenergie, die z. B. beim normalen Anstoßen an ein an deres Kraftfahrzeug beim Einparken auftreten kann, die Längsträger des Chassis nicht zerstören.

Je nach Stärke der Krümmung des S-förmigen Übergangsab schnitts kann die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung mit einem weicheren oder härteten Anfangswiderstand ver sehen werden. Ist z. B. die S-förmige Krümmung langge streckt, so daß sich das innere Ende des kleineren Län genabschnitts noch im Abstand vom inneren Ende des größe ren Längenabschnitts befindet, so liegt bei einem Auf prall ein härterer Anfangswiderstand vor. Ein demgegen über nachgiebigerer Anfangswiderstand, d. h. ein weicherer Anfangswiderstand wird dann erzielt, wenn das innere Ende des kleineren Längenabschnitts sich etwa im Höhenbereich des inneren Endes des größeren Längenabschnitts befindet. Auch Zwischenverformungen des Übergangsabschnitts sind problemlos möglich, so daß stets ein exaktes typenbeding tes Verformungsverhalten erzielbar ist.

Das Verhältnis der Länge des größeren Längenabschnitts zur Länge des kleineren Längenabschnitts kann bevorzugt etwa 3 : 1 betragen.

Die Erfindung schafft somit einen irreversiblen Stoßfän ger zum Einstellen genauer Kraft-Weg-Charakteristika, wo bei sowohl beim statischen Lastfall als auch bei dynami scher Belastung reproduzierbare Verformungen am Stülprohr ablaufen. Gleichzeitig sind eine Feuerverzinkung und/oder eine KTL-Beschichtung mit reproduzierbaren Schichtdicken gewährleistet, ohne hierbei die charakteristischen Kraft- Weg-Abläufe bei statischer und/oder dynamischer Belastung gravierend negativ zu beeinflussen.

Obwohl die Differenz in den Querschnitten der beiden Län genabschnitte durch Aufweiten eines Ausgangsrohrs zu dem größeren Längenabschnitt erzeugt werden kann, wird im Rahmen des Patentanspruchs 2 bevorzugt der kleinere Län genabschnitt durch Einziehen eines Ausgangsrohrs gebil det, dessen Querschnitt dem Querschnitt des größeren Län genabschnitts entspricht. Dieser wird also bei der Her stellung des Stülprohrs nicht verformt.

Das exakte Verformungsverhalten des Stülprohrs kann ins besondere dann mit einem extrem hohen Genauigkeitsgrad eingehalten werden, wenn die Merkmale des Patentanspruchs 3 zur Anwendung gelangen.

Die entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 4 vom Übergangsabschnitt aus in Richtung auf die Stirnseite des kleineren Längenabschnitts ausgehenden Längsschlitze ge währleisten insbesondere im Moment des Kontakts eines Fahrzeugs mit einem feststehenden oder beweglichen Wider lager (Wand, anderes Kraftfahrzeug) ein weiches Abrollen des Übergangsbereichs, da der Widerstand in Umfangsrich tung verringert wird. Als weiteren Vorteil ermöglichen die Längschlitze das Tauchlackieren der Stoßfängeranord nung, ohne daß Fehlstellen durch eingeschlossene Luftbla sen während des Verfahrens entstehen können. Durch die eingebrachten Längsschlitze können die Luftblasen entwei chen.

Bei runden oder ovalen Stülprohren genügen in der Regel zwei diametral gegenüberliegende Längsschlitze, wohinge gen bei quadratischen oder rechteckigen Stülprohren be vorzugt vier in jeder Fläche angeordnete Längsschlitze vorgesehen sind.

Die Bohrungen endseitig der Längsschlitze gemäß den Merk malen des Patentanspruchs 5 führen zu einer noch geziel teren Bestimmung des Kraft-Weg-Verhaltens.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stoßfängeranordnung in der Ansicht, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 einen Teil der Stoßfängeranordnung der Fig. 1 in der Seitenansicht gemäß dem Pfeil II der Fig. 1;

Fig. 3 in einer Teilansicht eine weitere Ausfüh rungsform eines Stülprohrs einer Stoßfänger anordnung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Darstellung der Fig. 3 und

Fig. 5 mehrere Verformungssituationen eines Stülp rohrs.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 eine Stoßfängeranordnung für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug bezeich net.

Die Stoßfängeranordnung 1 umfaßt ein Stülprohr 2 kreis runden Querschnitts mit zwei im Außendurchmesser AD, AD1 unterschiedlich groß gestalteten Längenabschnitten 3, 4. Der im Außendurchmesser AD1 kleinere Längenabschnitt 4 ist mit seiner Stirnseite 5 an einer Stoßstange 6 befe stigt, insbesondere angeschweißt. Der im Außendurchmesser AD größere Längenabschnitt 3 wird von zwei im Abstand zu einander angeordneten Querrohren 7 durchsetzt, die mit dem größerem Längenabschnitt 3 verschweißt sind. Die En den der Querrohre 7 sind mit Halterungen 8 verschweißt, die einen direkten oder indirekten Bestandteil des Chas sis des Kraftfahrzeugs bilden.

Das freie Ende 9 des größeren Längenabschnitts 3 ist ko nisch eingezogen.

Das Verhältnis der Länge des größeren Längenabschnitts 3 zur Länge des kleineren Längenabschnitts 4 kann bevorzugt etwa 3 : 1 betragen.

Der kleinere Längenabschnitt 4 ist durch Einziehen von einem Ausgangsrohr hergestellt, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser AD des größeren Längenabschnitts 3 entspricht. Der Abstand A zwischen der inneren Oberfläche 10 des größeren Längenabschnitts 3 und der äußeren Ober fläche 11 des kleineren Längenabschnitts 4 beträgt das 3- fache der Wanddicke WD des größeren Längenabschnitts 3.

Die beiden Längenabschnitte 3, 4 sind durch einen S-för mig gekrümmten Übergangsabschnitt 12 miteinander verbun den. Hierbei befindet sich das innere Ende 13 des kleine ren Längenabschnitts 4 näher zur Stirnseite 14 des größe ren Längenabschnitts 3 als das innere Ende 15 des größe ren Längenabschnitts 3. Das heißt mit anderen Worten, daß sich die Längenabschnitte 3 und 4 überlappen.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsform veran schaulicht, bei welcher sich vom Übergangsbereich 12 aus zwei Längsschlitze 16 in die Wandung 17 des kleineren Längenabschnitts 4 erstrecken. Die axiale Länge der Längsschlitze 16 entspricht etwa der halben Länge des kleineren Längenabschnitts 4. Die Längsschlitze 16 liegen sich diametral in einer die Längsachse 18 des Stülprohrs 2 schneidenden Ebene gegenüber. Die im Übergangsabschnitt 12 liegenden Enden 19 der Längsschlitze 16 werden durch Bohrungen gebildet, deren Durchmesser D größer ist als die Breite B der Längsschlitze 16.

In der Fig. 5 sind anhand eines Längsschnitts der Wand eines Stülprohrs 2 verschiedene Verformungsstadien des kleineren Längenabschnitts 4 sowie des Übergangsab schnitts 12 zwischen den beiden Längenabschnitten 3 und 4 bei einer Aufprallkraft F veranschaulicht. Es ist zu se hen, daß sich nur der kleinere Längenabschnitt 4 in den größeren Längenabschnitt 3 hinein verformt, wobei sich die inneren Enden 15, 13 der Längenabschnitte 3 und 4 an einander vorbei bewegen, und zwar unter Bildung einer sich ständig vergrößernden Schlaufe. Der jeweilige Ver formungsweg s ist in den Abb. a) bis h) in mm an gegeben.

Je nach den Erfordernissen der Stoßfängeranordnung 1 kann ein Stülprohr 2 aber auch von vornherein so verformt sein, daß bei einer Aufprallkraft F gezielt ein weicherer oder härterer Anfangswiderstand erzeugt wird.

Wenn das Stülprohr 2 beispielsweise gemäß der Abb. a) vorverformt ist, so ergibt sich durch die langgestreckte S-Form des Übergangsabschnitts 12 ein härterer Anfangswi derstand, während bei einer Ausgangsverformung gemäß der Abb. c) ein demgegenüber weicherer Anfangswiderstand erzeugt wird.

Bezugszeichenliste

1 - Stoßfängeranordnung
2 - Stülprohr
3 - größerer Längenabschnitt
4 - kleinerer Längenabschnitt
5 - Stirnseite v. 4
6 - Stoßstange
7 - Querrohre
8 - Halterungen
9 - freies Ende v. 3
10 - innere Oberfläche v. 3
11 - äußere Oberfläche v. 4
12 - Übergangsabschnitt
13 - inneres Ende v. 4
14 - Stirnseite v. 3
15 - inneres Ende v. 3
16 - Längsschlitze
17 - Wandung v. 4
18 - Längsachse v. 2
19 - Enden v. 16
A - Abstand zw. 10 u. 11
AD - Außendurchmesser v. 3
AD1 - Außendurchmesser v. 4
B - Breite v. 16
D - Durchmesser v. 19
F - Aufprallkraft
s - Verformungsweg
WD - Wanddicke v. 3

Claims

1. Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug, die ein in Richtung seiner Längsachse (18) belastbares und hin sichtlich seiner Wandung abschnittsweise verformbares hülsenartiges Verformungsglied (2) aufweist, das ei nerseits mit einer Stoßstange (6) und andererseits mit dem Chassis (8) des Kraftfahrzeugs kraftschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeich net, daß das Verformungsglied aus einem Stülprohr (2) mit zwei im Querschnitt unterschiedlich groß be messenen, axial zueinander ausgerichteten kongruenten Längenabschnitten (3, 4) besteht, die durch einen be züglich seiner Wandung S-förmig gekrümmten Übergangs abschnitt (12) miteinander verbunden sind, wobei der im Querschnitt kleinere Längenabschnitt (4) über seine Stirnseite (5) mindestens mittelbar an der Stoßstange (6) und der im Querschnitt größere Längen abschnitt (3) wenigstens mittelbar an dem Chassis (8) befestigt ist.

2. Stoßfängeranordnung nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der klei nere Längenabschnitt (4) durch Einziehen eines Aus gangsrohrs gebildet ist, dessen Querschnitt dem Quer schnitt des größeren Längenabschnitts (3) entspricht.

3. Stoßfängeranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen der inneren Oberfläche (10) des größeren Längenabschnitts (3) und der äußeren Ober fläche (11) des kleineren Längenabschnitts (4) etwa dem 2- bis 4-fachen, bevorzugt etwa dem 2,5- bis 3- fachen der Wanddicke (WD) des größeren Längenab schnitts (3) entspricht.

4. Stoßfängeranordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich vom Übergangsabschnitt (12) aus mindestens zwei einander diametral gegenüberliegende Längs schlitze (16) in die Wandung (17) des kleineren Län genabschnitts (4) erstrecken.

5. Stoßfängeranordnung nach Patentanspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die im Übergangsabschnitt (12) liegenden Enden (19) der Längsschlitze (16) durch Bohrungen gebildet sind, de ren Durchmesser (D) größer als die Breite (B) der Längsschlitze (16) gestaltet ist.