DE60225091T2

DE60225091T2 - Kraftfahrzeugstoßfänger

Info

Publication number: DE60225091T2
Application number: DE60225091T
Authority: DE
Inventors: Thierry Roussel; Thierry Cavillon; David Bouguedra
Original assignee: Plastic Omnium SE
Current assignee: Plastic Omnium SE
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: US20030020291A1; FR2827235A1; DE60225091D1; EP1277622B1; FR2827235B1; ES2300425T3; US6669252B2; EP1277622A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßfängerträger eines Kraftfahrzeugs und einen mit einem solchen Träger ausgestatteten Stoßfänger.
Es ist bekannt, dass die Stoßfängerträger von Kraftfahrzeugen eine bestimmte Steifigkeit aufweisen müssen, um einen ausreichenden Schutz der Insassen bei einem Unfall zu gewährleisten.
Zu diesem Zweck wird üblicherweise ein Träger aus widerstandsfähigen Materialien und insbesondere aus mit Fasern, etwa Glasfasern, verstärkten Kunststoffmaterialien hergestellt.
FR2364789 beschreibt ein Beispiel für einen Träger, an dem eine Stoßfängerhaut, ausgestattet mit einem Dämpfer, angebracht ist.
Um die Steifigkeit eines Trägers noch zusätzlich zu erhöhen, kann dieser mit einem nicht geradlinigen Querschnitt versehen werden, um den Querschnitt zu vergrößern und Ecken zu bilden, die der Biegung des Trägers entgegenwirken.
Durch entsprechende Wahl des verwendeten Materials und der Form des Querschnitts kann wirksam ein ausreichender Steifigkeitswert des Trägers erzielt werden.
Ein solcher Träger kann indessen eine Geometrie aufweisen, die durch Spritzguss nicht oder nur auf zu komplexe Weise hergestellt werden kann.
Daher ist das Glasverfahren manchmal dem Spritzverfahren vorzuziehen.
Indessen ist der Spritzguss insbesondere unter Berücksichtigung von Kosten- und Qualitätskriterien des erzielten Trägers mechanisch und ästhetisch besonders interessant. Dieser ist allgemein genauer, das heißt maßhaltig und hochwertiger an der Oberfläche, wenn er durch Spritzen erzeugt wird.
Die Schwierigkeit des Erzeugens von Stoßfängerträgern mit relativ komplexer Geometrie durch Spritzen, die eine gute Steifigkeit aufweisen, ist ein Problem, das die vorliegende Erfindung zu lösen versucht.
Diesbezüglich betrifft die vorliegende Erfindung einen Stoßfängerträger eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Basislängselement, das sich von einem Befestigungspunkt zu einem anderen Befestigungspunkt des Fahrzeugs erstrecken kann, umfassend wenigstens zwei Längskanten, sowie ein Zusatzelement, ebenfalls umfassend wenigstens zwei Längskanten, wobei sich die beiden Elemente zusammensetzen lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente Einrastmittel umfassen, mit deren Hilfe eine starre mechanische Verbindung zwischen den Längskanten der beiden Elemente erzielt wird.
Durch diese starre mechanische Verbindung weist die von den beiden zusammengesetzten Elementen gebildete Baugruppe eine höhere Steifigkeit auf als die der beiden Elemente getrennt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Einrastmittel aus abgeschrägten Zungen, die mit einer Längskante eines der Elemente verbunden sind, wobei die Zungen in Öffnungen eingreifen, die an einer Längskante des anderen Elements vorgesehen sind.
Die Abschrägungen sind bevorzugt so ausgeführt, dass die in die Öffnungen eingreifenden Zungen nicht mehr herausgezogen werden können. Bei dieser Ausführung ist das Ausrasten der beiden zusammengesetzten Elemente mit anderen Worten irreversibel.
Der Stoßfängerträger gemäß der Erfindung ist zum Befestigen beispielsweise an den Holmen eines Fahrzeugs vorgesehen. Hierzu weist er am Basislängselement Punkte zur Befestigung an den Holmen jeweils an den Enden auf.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das Zusatzelement von einem Befestigungspunkt zum anderen und umfasst eigene Punkte zur Befestigung am Fahrzeug.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das Zusatzelement nur über einen begrenzten Abschnitt des Basislängselements.
Gemäß einer besonderen Eigenschaft der Erfindung können eines oder beide der zwei Elemente Verstärkungsrippen umfassen.
Solche Rippen sind gegebenenfalls mit einer variablen Dichte auf der gesamten Länge des einzelnen Elements verteilt.
Die Dichte der Rippen ist beispielsweise vorzugsweise in den Bereichen der Elemente senkrecht zu den Holmen höher.
Insbesondere ist vorzugsweise wenigstens eines der beiden Elemente durch das Zusammensetzen mit dem anderen Element in einer zur Richtung der voraussichtlichen Stöße senkrechten Vorspannrichtung vorgespannt, so dass die beiden Elemente gegeneinander verkeilt werden und das Erzeugen von Schwingungen vermieden wird.
Wenn der geometrische Aufbau der beiden Elemente beispielsweise so ist, dass nach dem Zusammensetzen eines der Elemente das andere umfasst, kann das äußere Element, das heißt, das, welches das andere umfasst, so ausgebildet sein, dass es in Ruhezustand zwei seitliche Flügel aufweist, zwischen denen das innere Element eingesetzt wird, wobei diese beiden Flügel zwischen sich einen etwas kleineren Abstand als das entsprechende Maß des inneren Elements lassen, so dass das Zusammensetzen ein Abspreizen der beiden seitlichen Flügel und damit ein Vorspannen des äußeren Elements hervorruft.
Der Träger gemäß der Erfindung bietet den Vorzug, dass er eine einfache Anpassung der geometrischen und mechanischen Eigenschaften an die Fahrzeuge ermöglicht, für die er bestimmt ist.
Die mechanische Anpassung kann erzielt werden, indem ein Zusatzelement gewählt wird, dass eine dosierte Erhöhung der Steifigkeit entsprechend dem Gewicht und der Ausstattung des jeweiligen Fahrzeugs ermöglicht.
Das Zusatzelement kann ebenfalls eine Anpassung des Trägers an eine bestimmte Stoßfängerform ermöglichen. In diesem Fall können Standard-Basislängselemente ausgeformt werden, an die Zusatzelemente angefügt werden, die geometrisch für jedes Fahrzeugmodell spezifisch ausgebildet sind.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung erfüllt das Zusatzelement neben der Funktion, die Steifigkeit der Baugruppe zu erhöhen, eine besondere Funktion zum Auffangen von Stößen, beispielsweise das Auffangen von Stößen von Fußgängern, kurz als "Fußgängerstöße" bezeichnet.
In diesem Fall wird vorzugsweise gemäß einer besonderen Ausführungsform zwischen den beiden montierten Teilen ein Spiel in der Richtung der voraussichtlichen Stöße vorgesehen, damit das Zusatzelement seine Funktion zum Auffangen von Fußgängerstößen erfüllen kann, bevor das Basislängselement diese auffängt.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das Basislängselement einen W-förmigen Querschnitt auf und weist das Zusatzelement einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei das Zusatzelement zum Abdecken des Basislängselements vorgesehen ist.
Allgemein weist das Basislängselement bevorzugt wenigstens einen konvexen Abschnitt auf und weist das Zusatzelement wenigstens einen konkaven Abschnitt auf, in den das Basislängselement oder wenigstens dessen konvexer Abschnitt passt.
In einer besonderen Ausführungsform umfasst der Träger mechanische Mittel, die verhindern sollen, dass sich das äußere Element abspreizt, wenn die zusammengesetzten Elemente bei der Montage einer Belastung von außen ausgesetzt werden, um ein optimales mechanisches Verhalten der Baugruppe und das Erhalten der höheren Trägheit durch Zusammensetzen der beiden Elemente auch bei einem Stoß zu gewährleisten.
Solche mechanischen Mittel sind beispielsweise eine geometrische Anordnung der beiden Elemente, bei der die beiden Elemente abwechselnd ein inneres und ein äußeres Element darstellen, wenn man sie beim gedanklichen Durchlaufen eines Querschnitts eines Trägers von einem äußeren Ende zum anderen äußeren Ende betrachtet.
Bei solch einer Anordnung wird das innere Element, das in einem definierten Abschnitt des Trägers durch das äußere Element am Abspreizen gehindert wird, wiederum zum inneren Element, das in einem anderen Abschnitt des Trägers durch das äußere Element am Abspreizen gehindert wird.
Wenn allgemeiner das Zusammensetzen der beiden Elemente so gestaltet ist, dass keines der beiden als außen oder innen betrachtet werden kann, ist die geometrische Anordnung so gestaltet, dass sich die relativen Positionen der beiden Elemente wenigstens einmal zwischen zwei Querschnitten des Trägers umkehren.
Ein weiterer Vorzug einer solchen geometrischen Anordnung liegt darin begründet, dass zwischen zwei Querschnitten, in denen sich die relativen Positionen der beiden Elemente umkehren, mindestens eines der Elemente Übergangsabschnitte aufweist, die transversale Stützbereiche bilden und ein Zentriermittel der beiden zusammengesetzten Elemente darstellen.
Gemäß der Erfindung kann jedes der beiden Elemente des Trägers aus einem beliebigen Material bestehen. Beispielsweise kann als gemäß der Erfindung verwendbares Material Propylen und allgemeiner alle thermoplastischen Materialien, die gespritzt werden können, eine Mischung aus Kunststoffmaterialien oder eine Legierung aus Aluminium oder Stahl genannt werden.
Die optimale Materialwahl hängt natürlich von den erwünschten mechanischen Eigenschaften des Trägers ab.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, der einen Stoßfängerträger gemäß der vorhergehenden Beschreibung umfasst.
Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird nachfolgend ein Beispiel anhand einer nicht einschränkenden Ausführungsform, dargestellt durch die beigefügten Figuren, beschrieben:
1 ist eine perspektivische Ansicht von vorne der beiden Elemente einer Baugruppe gemäß der Erfindung vor dem Zusammensetzen des einen in das andere,
2 ist eine Schnittzeichnung gemäß 2 von 1,
3 ist eine perspektivische Ansicht von hinten der beiden Elemente von 1 und 2,
4 ist eine analoge Ansicht zu 1, welche die beiden zusammengesetzten Elemente zeigt,
5 ist eine analoge Ansicht zu 3, welche die beiden zusammengesetzten Elemente zeigt,
6 bis 8 sind Schnittansichten von Ebene 6, 7 und 8 der 4.
In 1 sind ein Basislängselement 1 und ein Zusatzelement 2 dargestellt, die beide durch Spritzen von Polypropylen hergestellt werden.
Das Basislängselement 1 deckt die gesamte Breite des Fahrzeugs ab, indem es sich über die Befestigungspunkte 3 des Trägers auf den Holmen (nicht dargestellt) des Fahrzeugs durch Stützen 4 zum Auffangen der Stöße an den Ecken erstreckt.
Die Befestigungspunkte 3 bestehen aus in einem glatten Abschnitt 5 angeordneten Öffnungen des Basislängselements 1 senkrecht zu den beiden Positionen der Holme des Fahrzeugs.
Wie in den Schnitten von 6 bis 8 zu sehen ist, weist das Basislängselement einen W-förmigen Querschnitt auf, so dass es vier im Wesentlichen horizontale (in der Position der Verwendung des Trägers am Fahrzeugs) Ebenen 1a, 1b, 1c, 1d aufweist, die durch drei im Wesentlichen vertikale Ebenen 1e, 1f, 1g verbunden sind. Die waagrechten Ebenen 1a, 1b, 1c, 1d sind entsprechend ausgerichtet, um die auf den Träger einwirkenden Belastungen in der Längsrichtung des Fahrzeugs (d. h. von links nach rechts gemäß 6 bis 8) aufzufangen. Durch die Verbindung mit den vertikalen Ebenen 1e, 1f, 1g addieren die vier horizontalen Ebenen ihre Steifigkeiten und verleihen dem Basislängselement eine relativ hohe Steifigkeit.
Im Zentralbereich weist das Basislängselement 1 Rippen 6 auf, die den von den beiden waagrechten Zwischenebenen 1b, 1c abgegrenzten Platz ausfüllen. Die Verteilung und die Dichte der Rippen 6 wird dem Fachmann überlassen, der diese gemäß der gewünschten mechanischen Festigkeit des Längselements festlegen wird. Im Sinne der vorliegenden Erfindung stellen die Rippen 6 ein zusätzliches Mittel der Versteifung jedes Elements des Trägers dar, haben aber keinen Einfluss auf die Zusammensetzbarkeit und die Vorzüge, die zwischen den beiden Elementen 1 und 2 davon herrühren.
Senkrecht zu den geraden Abschnitten 5 entsprechend den Positionen der Holme umfasst das Basislängselement keine Rippen.
Entlang der beiden Längskanten 7 und 8 weist das Basislängselement Brücken 9 auf, welche die Öffnungen 10 zum Zusammenwirken mit den einrastbaren Zungen 11, die an den Längskanten 12, 13 des anderen Elements überstehend ausgebildet sind, definieren wie nachfolgend beschrieben.
Das Zusatzelement 2 ist ein kürzeres Stück als das Basislängselement 1, das zwei seitliche Flügel 14, 15 umfasst, deren Längskanten 12, 13 einrastbare Zungen 11 aufweisen, die mit den Öffnungen 10 des Basislängselements 1 zusammenwirken.
Jeder der Flügel 14, 15 stellt eine horizontale Ebene (in der Position der Verwendung des Trägers) dar, die so ausgerichtet ist, dass sie einer Belastung in Längsrichtung des Fahrzeugs standhält.
Im mittleren Bereich umfasst das Zusatzelement ebenfalls zwei horizontale Zwischenebenen 2a, 2b, verbunden durch eine vertikale Ebene 2c. Die Ebenen 2a und 2b sind je nach betrachtetem Querschnitt des Trägers in der Größe variabel.
Wie in den Schnitten der 6 bis 8 zu sehen ist, weist das Zusatzelement daher einen Querschnitt auf, der nicht auf der gesamten Länge konstant ist.
Im zentralen Bereich ist der Querschnitt (dargestellt in 6) des Zusatzelements 2 U-förmig, da die horizontalen Zwischenebenen 2a, 2b kleiner sind, während in den Endbereichen der Querschnitt (dargestellt in 7 und 8) W-förmig ist.
Zwischen diesen beiden Querschnitten umfasst das Zusatzelement zwei Übergangsabschnitte 16, 17 (dargestellt in 2) der vertikalen Ebene 2c auf, in denen sich die vertikale Zwischenebene 2c progressiv aus der Nähe der Vorderseite des Zusatzelements in die Nähe der Hinterseite bewegt.
Die vertikale Zwischenebene 2c ist daher in den Übergangsabschnitten 16, 17 zur Längsrichtung des Trägers geneigt und stellt daher einen möglichen Stützbereich für die beiden distalen Rippen 6 des zentralen Abschnitts des Basislängselements dar. Somit gewährleisten die Übergangsabschnitte 16, 17 das Zentrieren des Zusatzelements auf dem Basislängselement.
Wie aus einem Vergleich der Schnitte von 6 bis 8 klar zu erkennen ist, nimmt das Zusatzelement 2 im zentralen Bereich des Trägers vollständig das Basislängselement 1 zwischen den beiden seitlichen Flügeln 14, 15 auf, während das Basislängselement in den Endbereichen des Trägers über die Übergangsabschnitte 16 und 17 hinaus die beiden horizontalen Zwischenebenen 2a, 2b des Zusatzelements zwischen den beiden Ebenen 1b, 1c aufnimmt.
Durch diese Anordnung hindern sich die beiden ineinander zusammengesetzten Elemente gegenseitig, sich vertikal abzuspreizen, wenn sie einer Belastung durch einen Stoß ausgesetzt werden.
Ebenfalls hervorzuheben ist ein Vorzug des Zusammensetzens bezüglich der geraden Ebenen 5, wie in 8 zu erkennen: das Zusatzelement 2 ist mit Öffnungen 19 zur Befestigung an den Holmen versehen, die exakt mit denen 3 des Basislängselements 1 fluchten, so dass eine einzige Befestigungsschraube (nicht dargestellt) genügt, um gleichzeitig die beiden Elemente des Trägers jeweils an den Enden am Fahrzeug zu fixieren. Darüber hinaus erleichtert die Anordnung der Öffnungen neben der Rückseite des Trägers das Anbringen der Schraube und ihr Festziehen.
In diesem besonderen Abschnitt senkrecht zu den Holmen bilden das Zusatzelement und das Basislängselement wiederum einen Zusammensetzkonus, der die Verbindung verbessert.
Über die zuvor beschriebenen Eigenschaften hinaus weisen die beiden Elemente des Trägers gemäß der Erfindung zusätzliche Eigenschaften auf, die unabhängig vom Zusammensetzen der beiden Elemente sind.
Das Basislängselement umfasst Zentrierstifte 18 an der Rückseite der geraden Abschnitte 5 zur Befestigung an den Holmen.
Das Zusatzelement 2 weist ebenso an der Vorderseite zwischen den beiden horizontalen Ebenen 2a und 2b und der vertikalen Zwischenebene 2c angeordnete Rippen 19 auf.
Das Basislängselement 1 weist zusätzlich zwischen den horizontalen Ebenen 1a, 1b, 1c, 1d Rippen an der Rückseite auf, wie insbesondere im Schnitt der 7 und in 3 und 5 zu sehen ist.
Die vorhergehend beschriebene Ausführungsweise ist rein exemplarisch und beinhaltet keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung.
Insbesondere ist die Position des Zusatzelements vor dem Basislängselement rein exemplarisch und es ist eine Position zwischen dem Basislängselement und den Holmen des Fahrzeugs möglich, insbesondere wenn das Zusatzelement ein Metallteil mit einfacher Form und das Basislängselement ein komplexeres Teil ist, dessen Ausführung durch Spritzen aus Kunststoffmaterial wegen der komplexen Form und zum Gewährleisten des Auffangens von Fußgängerstößen zu bevorzugen ist.

Claims

Stoßfängerträger eines Kraftfahrzeugs, das ein Basislängselement (1) umfasst, welches sich von einem Befestigungspunkt zu einem anderen Befestigungspunkt des Fahrzeugs erstrecken kann und mindestens zwei Längskanten (7, 8) sowie ein Zusatzelement (2) und außerdem mindestens zwei Längskanten (12, 13) aufweist, wobei sich die beiden Elemente (1, 2) zusammensetzen lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente Einrastmittel (9, 10, 11) umfassen, mit deren Hilfe eine starre mechanische Verbindung zwischen den beiden Längskanten (7, 8, 12, 13) erzielt wird.
Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrastmittel aus abgeschrägten Zungen (11) bestehen, die mit einer Längskante (12, 13) eines der Elemente (2) fest verbunden sind, wobei die Zungen in Öffnungen (10) eingreifen, die an einer Längskante (7, 8) des anderen Elements (1) vorgesehen sind.
Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er auf dem Basislängselement (1) und an jedem seiner äußeren Enden Befestigungspunkte (5) an den Längsträgern des Fahrzeugs aufweist.
Träger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zusatzelement von einem Befestigungspunkt (5) zum anderen erstreckt und seine eigenen Befestigungspunkt (21) am Fahrzeug aufweist.
Träger nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzelement (2) sich lediglich über einen begrenzten Abschnitt des ersten Elements erstreckt.
Träger nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder jedes der beiden Elemente (1, 2) Verstärkungsrippen (6, 19, 20) aufweist.
Träger nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Elemente (1, 2) durch das Zusammensetzen mit dem anderen Element in einer zur Richtung der voraussichtlichen Stöße senkrechten Vorspannrichtung vorgespannt ist.
Träger nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger in der Richtung der voraussichtlichen Stöße zwischen den beiden montierten Elementen ein Spiel aufweist.
Träger nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsbasiselement (1) zumindest einen konvexen Abschnitt aufweist und das Zusatzelement (2) zumindest einen konkaven Abschnitt aufweist, in den das Längsbasiselement oder zumindest dessen konvexer Abschnitt hineinpasst.
Träger nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Längsbasiselement (1) einen W-förmigen Querschnitt aufweist und das Zusatzelement (2) einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei das Zusatzelement zum Abdecken des Längsbasiselements vorgesehen ist.
Träger nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mechanische Mittel aufweist, die verhindern sollen, dass sich das externe Element abspreizt, wenn die zusammengesetzten Elemente bei der Montage einer Belastung von außen ausgesetzt werden.
Träger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mechanischen Mitteln um eine geometrische Anordnung der beiden Elemente (1, 2) dergestalt handelt, dass sich die relativen Positionen der beiden Elemente mindestens ein Mal zwischen zwei Querschnitten des Trägers umkehren.
Träger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Anordnung der beiden Elemente so gestaltet ist, dass die beiden Elemente abwechselnd ein inneres und ein äußeres Element darstellen, wenn man sie beim gedanklichen Durchlaufen eines Querschnitts des Trägers von einem äußeren Ende zum anderen äußeren Ende betrachtet.
Träger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Querschnitten, in denen sich die relativen Positionen der beiden Elemente (1, 2) umkehren, mindestens eines der Elemente Übergangsabschnitte (16, 17) aufweist und transversale Stützbereiche bildet, die ein Zentriermittel der beiden zusammengesetzten Elemente (1, 2) darstellen.
Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug, der einen Stoßfängerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.