EP3558756A1

EP3558756A1 - Stossfängeranordnung für den frontbereich eines personenkraftwagens

Info

Publication number: EP3558756A1
Application number: EP17818149.1A
Authority: EP
Inventors: Martin Gross; Gerhard Fichtinger; Mazdak NOVINE; Tim Rudolph
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-10-30
Also published as: WO2018115230A1; CN110087954A; DE102016226093A1; JP7005630B2; JP2020501981A; US20190308577A1; CN110087954B; US11052844B2

Abstract

Eine Stoßfängeranordnung (2) eines Personenkraftwagens weist einen oberen und einen unteren Lastpfad (10 bzw. 20) auf. Am Querträger (22) des unteren Lastpfades (10) ist erfindungsgemäß ein Federelement (30) vorgesehen, das im Fall einer Kollision eines Fußgängers mit dem Personenkraftwagen eine zusätzliche Kraft auf den Unterschenkel (T) des Fußgängers ausübt, um die Bewegung des Fußgängers in Richtung der Frontklappe des Personenkraftwagens zu unterstützen.

Description

Stoßfängeranordnung für den Frontbereich eines Personenkraftwagens

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung für den Frontbereich eines

Personenkraftwagens sowie einen Personenkraftwagen mit einer Stoßfängeranordnung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 10.

Eine gattungsgemäße Stoßfängeranordnung ist beispielsweise aus der

WO 2014/154630 A1 bekannt. Die bekannte Stoßfängeranordnung weist einen oberen und einen unteren Lastpfad auf. Der obere Lastpfad wird von oberen Längsträgern und einem oberen Querträger gebildet und trägt im Fall einer Kollision des

Personenkraftwagens den Hauptteil des Energieabbaus. Der untere Lastpfad wird von unteren Längsträgern und einem unteren Querträger gebildet. Der untere Querträger wird üblicherweise auch als„lower stiffener" oder als„lower bumper stiffener" bezeichnet. Beide Querträger sind von einer Stoßfängerverkleidung überdeckt. Der untere Querträger dient dazu, die Stoßfängerverkleidung in ihrem unteren Bereich insbesondere bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung mit einem Fußgänger auszusteifen. Bei der Kollision eines Unterschenkels eines Fußgängers mit der Stoßfängerverkleidung bewirkt der untere Querträger, dass der Fußgänger im Bereich seiner Unterschenkel mit einer

entsprechenden Kraft beschleunigt und somit definiert auf die Fronthaube des

Personenkraftwagens bewegt wird.

Aufgabe der Erfindung ist, die bekannte Stoßfängeranordnung weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird durch eine Stoßfängeranordnung mit den Merkmalen des

Anspruchs 1 erfüllt. Anspruch 10 betrifft einen Personenkraftwagen mit einer

erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung.

Kerngedanke der Erfindung nach Anspruch 1 ist, den unteren Lastpfad zusätzlich zu einem Energie absorbierenden Element oder anstelle eines Energie absorbierenden Elements mit einem Federelement zu versehen. Dieses erfindungsgemäß vorgesehene Federelement hat die Wirkung, dass im Fall einer Kollision des Personenkraftwagens mit einem Fu ßgänger der Fußgänger bestmöglich in Richtung der Frontklappe des

Personenkraftwagens abgewiesen wird. Im Kollisionsfall erfährt der Oberkörper des Fu ßgängers eine Verlagerung in Richtung der Frontklappe. Dieser Schrägstellung des Oberkörpers folgen die Beine und insbesondere die Unterschenkel des Fußgängers nicht in gleichem Maß. Durch das Federelement wird erfindungsgemäß ein„Rebound" erzeugt, eine„Rückfederung", durch den die Unterschenkel des Fu ßgängers in Fahrtrichtung des Personenkraftwagens eine Kraftbeaufschlagung erfahren und somit entsprechend der Schrägstellung des Oberkörpers die Unterschenkel„nachgezogen" werden.

Erfindungswesentlich ist hierbei, dass das Material des Federelements so gewählt und/oder das Federelement hinsichtlich seiner Geometrie so bemessen ist, dass die kollisionsbedingte Verformung des Federelements zumindest überwiegend im Bereich der elastischen Verformung liegt, also der Anteil an plastischer Verformung sehr gering ist. Somit wird erreicht, dass sich das Federelement unter Krafteinwirkung zunächst elastisch verformt und das Federelement sich anschließend wieder in Richtung der Ausgangslage zurückverlagert, die es vor der Kollision hatte, unter Freisetzung der bei der

Krafteinleitung in das Federelement eingebrachten Verformungsenergie. Mit anderen Worten handelt es sich also bei dem Federelement um ein Bauteil, das idealisiert nur elastische Eigenschaften hat und sich damit grundlegend von den bekannten Energie absorbierenden Elementen unterscheidet, die keinen oder keinen nennenswerten Beitrag zum„Rebound" leisten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich das Federelement im Wesentlichen über die gesamte Breite des unteren Querträgers. Hierdurch ist die vorteilhafte Funktion des Federelements unabhängig davon gegeben, an welcher Stelle der Stoßfängeranordnung die Kollision des Personenkraftwagens mit dem Fu ßgänger erfolgt. Bei dem Federelement kann es sich um ein einziges durchgehendes

Federelement oder um eine Mehrzahl von Federelementen handeln.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Federsteifigkeit des Federelements (bzw. der Mehrzahl der Federelemente) in Fahrzeugquerrichtung ungleichmäßig.

Hierdurch kann der„Rebound" an die Kollisionsstelle angepasst werden. In der Regel ist im Bereich der Fahrzeugmitte nur eine vergleichsweise geringe

Rückfederungseigenschaft des Federelements erforderlich, da der Querträger hier die größte Entfernung zu seinen beiden Anbindungsstellen an die unteren Längsträger hat und damit selbst relativ gute Rückfederungseigenschafen aufweist. Sinngemäß sind im Bereich der Anbindung an die unteren Längsträger höhere Rückfederungseigenschaften des Federelements von Vorteil.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Federelement im

Querschnitt die Form einer„Welle" hat. Der Begriff der„Welle" schließt alle Querschnitte ein, die einen Verlauf ähnlich einer Sinuskurve haben. Selbstverständlich sind ähnliche Querschnittsformen hierin eingeschlossen, beispielsweise Zickzack-, Ziehharmonika- oder faltenbalgartige Querschnitte. Dabei kann es sich um„eine einzige" Welle (entsprechend einer Sinuskurve über 360 Grad) oder einen Teil davon oder um mehrere in

Fahrzeuglängsrichtung aneinandergereihte Wellen handeln. In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise kann das Federelement einstückig ausgeführt sein.

Im Kollisionsfall wird das wellenartige Federelement zusammengedrückt. Mit anderen Worten, unter Zuhilfenahme einer Tangente, die an den Wellenberg und/oder an das Wellental des Federelements angelegt wird: Im Kollisionsfall vergrößert sich der

Absolutbetrag der Steigung dieser Tangente. Im Extremfall können dabei benachbarte Wellenflanken aneinander zur Anlage kommen. Nach dem Ende der Krafteinwirkung dehnt sich das wellenartige Federelement wieder aus, unter Freisetzung der zuvor eingebrachten Verformungsenergie.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das Federelement in Form einer (nahezu) vollständigen Welle auszubilden, im Sinn einer Sinuskurve mit etwa 360 Grad. Hierdurch steht ausreichend Verformungsweg bei gleichzeitig gewährleisteter Steifigkeit des Federelements zur Verfügung. Die Steifigkeit des Federelements kann in Weiterbildung der Erfindung durch das Einbringen einer oder mehrerer Versteifungselemente beeinflusst werden. Das wenigstens eine Versteifungselement ist bevorzugt flächig ausgebildet und etwa in einer X-Z-Ebene des Personenkraftwagens angeordnet. Der Begriff der„X-Z-Ebene" umfasst auch hiervon etwas abweichende Ausrichtungen infolge eines gekrümmten Verlaufs des unteren Querträgers in seinen seitlichen Abschnitten.

Zur Erhöhung der Rückfederung des Federelements ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Federelement unter Vorspannung am Querträger angeordnet ist, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die im Kollisionsfall die gespeicherte Energie freigibt. Hierdurch wird die vorteilhafte Wirkung des Federelements verstärkt.

Die Einrichtung kann zum Beispiel sensorgesteuert bei entsprechend großen

einwirkenden Kräften und/oder Beschleunigungen die Federenergie freigeben, beispielsweise durch einen elektromagnetisch in eine Freigabestellung verlagerbaren Sperrstift.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Federelement an seiner fahrtrichtungsabgewandten Seite eine Einrichtung zum formschlüssigen Verbinden mit dem unteren Querträger aufweisen. Der Formschluss kann während der Montage des Federelements erzeugt werden, bevorzugt während oder nach dem Aufbringen einer Vorspannung auf das Federelement. Im Kollisionsfall wird der Formschluss aufgehoben und die ursprünglich eingebrachte Energie freigesetzt. Die beschriebene Ausführungsform ist sehr kostengünstig und zeichnet sich durch eine besonders hohe Funktionssicherheit aus.

Anspruch 10 betrifft einen Personenkraftwagen mit einer erfindungsgemäßen

Stoßfängeranordnung.

Alle in Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung verwendeten

Lageangaben (zum Beispiel vorne, hinten) beziehen sich auf die Fahrtrichtung des Personenkraftwagens bei Vorwärtsfahrt. Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Stoßfängeranordnung im Längsschnitt, nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung der Erfindung,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Erfindung in der Draufsicht,

Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung der Erfindung in der Draufsicht,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer perspektivischer

Darstellung,

Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung des Gegenstands von Fig. 6, Fig. 8 bis 10 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer

perspektivischer Darstellung,

Fig. 1 1 bis 15 verschiedener Ausführungsbeispiele von Federelementen in schematischer

Darstellung,

Hg 16 eine schematische Schnittdarstellung eines Federelements und einer

zugehörigen Frontverkleidung,

Fig 17 eine der Fig. 16 entsprechende Darstellung einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung und

Fig 18a bis 18d schematische Schnittdarstellungen eines Federelements an einem unteren Querträger, in verschiedenen Positionen des

Federelements. In der Zeichnung ist die Fahrtrichtung mit FR bezeichnet und ein Koordinatensystem mit den Raumrichtungen X (Fahrzeuglängsrichtung), Y (Fahrzeugquerrichtung) und Z

(Fahrzeughochachse) eingezeichnet. Die X-Richtung verläuft parallel zur Fahrtrichtung FR.

Fig. 1 zeigt den Frontbereich eines Personenkraftwagens mit einer Stoßfängeranordnung 102 nach dem Stand der Technik. Die bekannte Stoßfängeranordnung 102 weist einen oberen und einen unteren Lastpfad 1 10 bzw. 120 auf, mit einem oberen und einem unteren Querträger 1 12 bzw. 122. Die Stoßfängeranordnung 102 ist von einer

Frontverkleidung 104 abgedeckt. An der Vorderseite des oberen Querträgers 1 12 ist eine Auflage 1 14 aus einem Energie abbauenden Absorberschaum vorgesehen. Auch der untere Querträger 122 weist vorderseitig eine Energie absorbierende Auflage oder Einlage 124 auf. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Schaummaterial oder um eine Auflage mit einer plastisch verformbaren Rippenstruktur handeln.

In Fig. 1 ist die Nachbildung einer Kollisionssituation des Personenkraftwagens mit einem Fu ßgänger dargestellt, unter Verwendung eines Beinimpaktors B, beispielsweise eines so genannten FLEX-PLI Beinimpaktors („Flexible Pedestrian Legform Impactor"). Der Beinimpaktor B symbolisiert einen Fu ßgänger mit Blickrichtung quer zur Fahrtrichtung FR. Am Beinimpaktor B ist ein Innenband MCL dargestellt sowie ein Öffnungswinkel W1 zwischen Unterschenkel T und Oberschenkel F. Der Pfeil R1 beschreibt das Ausmaß der Verlagerung des Unterschenkels T nach dem Auftreffen auf die Frontverkleidung 102 im Bereich des unteren Querträgers 1 12. Wegen der plastischen Verformung der

energieabsorbierenden Auflage 124 wird der Unterschenkel T nicht nennenswert im gleichen Drehsinn wie der Oberschenkel F verlagert. Hierdurch entsteht ein

vergleichsweise großer Öffnungswinkel W1 am Knie und damit eine vergleichsweise große Dehnung des Innenbands MCL.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Frontbereich eines Personenkraftwagens mit einer Stoßfängeranordnung 2, mit einem oberen und einem unteren Lastpfad 10 bzw. 20 sowie mit einem oberen und einem unteren Querträger 12 bzw. 22. Die Stoßfängeranordnung 2 ist von einer Frontverkleidung 4 abgedeckt. An der Vorderseite des oberen Querträgers 12 ist eine Auflage 14 aus einem energieabbauenden Absorberschaum vorgesehen. Erfindungsgemäß ist an der Vorderseite des unteren Querträgers 22 ein Federelement 30 angeordnet.

Auch in Fig. 2 ist eine simulierte Kollisionssituation des Personenkraftwagens mit einem Fu ßgänger dargestellt, unter Einsatz eines Beinimpaktors B. Im Unterschied zur

Kollisionssituation gemäß Fig. 1 erzeugt der untere Querträger 22 mit dem

erfindungsgemäßen Federelement 30 jedoch eine Kraft in Fahrtrichtung FR, die eine Verlagerung des Unterschenkels T nach vorne (in Fahrtrichtung FR) bewirkt. Diese Verlagerung ist durch einen Pfeil R2 symbolisiert. Mit dem verstärkten„Rebound" der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung 2 folgt der Unterschenkel T der Verlagerung des am Beinimpaktor B nicht nachgebildeten Oberkörpers eines Fu ßgängers in Richtung der Frontklappe des Personenkraftwagens im realen Kollisionsfall. Damit ist der

Öffnungswinkel W2 kleiner als bei gleichartigen Kollisionssituation bei einer

Stoßfängeranordnung 102 nach dem Stand der Technik, mit einer geringeren Dehnung des Innenbands MCL.

Fig. 3 zeigt die Einbindung einer erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung 2 in einen Frontbereich eines Personenkraftwagens. Dabei ist nur der rechte vordere Bereich des Personenkraftwagens dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszahlen wie in Fig. 2 bezeichnet.

Der obere Lastpfad 10 wird von oberen Längsträgern 16 (wovon nur der rechte obere Längsträger 16 dargestellt ist) und dem oberen Querträger 12 gebildet. Der untere Lastpfad 20 wird von unteren Längsträgern 26 (wovon nur der rechte untere Längsträger 26 dargestellt ist) und dem unteren Querträger 22 gebildet. An der Vorderseite des unteren Querträgers 22 ist erfindungsgemäß das Federelement 30 vorgesehen, das sich über die gesamte Breite des unteren Querträgers 22 erstreckt (in Fig. 3 ist nur die rechte, bis zur Fahrzeugmitte reichende Hälfte des Querträgers 22 dargestellt). Das

Federelement 30 ist entlang der gesamten Breitenerstreckung des Querträgers 22 vorgesehen, also sowohl im mittleren Abschnitt 22m als auch an den leicht entgegen der Fahrtrichtung FR nach hinten abgewinkelten seitlichen Abschnitten 22s des unteren Querträgers 22. Das Federelement 30 ist im Querschnitt wellenförmig und hat - bezogen auf die

Fahrtrichtung FR - näherungsweise die Form eines„liegenden S". An seiner Vorderseite befindet sich ein etwa horizontal abstehender Steg 32. Rückseitig weist das Federelement 30 einen in Einbaulage etwa in einer Y-Z-Ebene des Personenkraftwagens verlaufenden Flansch 34 auf, der zur Verbindung mit der Vorderseite 23 des unteren Querträgers 22 dient.

Fig. 4 zeigt den unteren Querträger 22 in schematisierter Darstellung in der Draufsicht. An der Vorderseite 23 des unteren Querträgers 22 ist das Federelement 30 vorgesehen, das sich über die gesamte Breite des unteren Querträgers 22 erstreckt. Zur Verdeutlichung, dass die elastischen Eigenschaften des Federelements 30 über der Breite des unteren Querträgers 22 variieren können, ist„das Federelement 30" in Fig. 4 als eine Mehrzahl einzelner Federelemente 30a dargestellt, die in teilweise unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind und/oder die unterschiedliche Federraten aufweisen können. Die Anbindung des unteren Querträgers 22 an die unteren Längsträger 26 erfolgt über Deformationselemente 28, so genannte„Defoboxen", die im Kollisionsfall durch plastische Verformung kinetische Energie abbauen.

Fig. 5 verdeutlicht nochmals die Möglichkeit, die elastischen Eigenschaften des

Federelements 30 entlang der Breitenerstreckung des unteren Querträgers 22 zu variieren. Beispielweise kann das Federelement 30 in seinem mittleren Abschnitt 30m eine geringere Federrate aufweisen als in seinen seitlichen Abschnitten 30s. Diese Auslegung kann zum Beispiel gewählt werden, wenn der untere Querträger 22 in seinem mittleren Abschnitt 22m eine höhere Elastizität aufweist als in seinen zu den

Anbindungsstellen mit den unteren Längsträgern 26 benachbarten seitlichen Abschnitten 22s.

Die Fig. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines über die Breite des nicht dargestellten unteren Querträgers 22 reichenden Federelements 30, wobei in Fig. 6 nur die rechte Hälfte des Federelements 30 dargestellt ist. Das Federelement 30 ist im

Querschnitt wellenförmig, mit etwa einer vollständigen Welle ähnlich dem Verlauf einer Sinuskurve über einen Winkelbereich von 360 Grad. Wie in Zusammenhang mit Fig. 3 bereits erwähnt, könnte man den Querschnitt des Federelements 30 auch anschaulich als „liegendes S" umschreiben. Die Steifigkeit und/oder die Federrate des Federelements 30 kann in vorteilhafter Weise durch das Vorsehen rippenartiger Versteifungselemente 36 beeinflusst werden. Die Versteifungselemente 36 sind flächig ausgebildet und erstrecken sich im mittleren Abschnitt 30m des Federelements 30 annähernd parallel zu einer X-Z- Ebene des Personenkraftwagens. In den seitlichen Abschnitten 30s (vorliegend ist nur der rechte seitliche Abschnitt 30s dargestellt) weicht die Ausrichtung der

Versteifungselemente 32 etwas von der X-Z-Ebene ab und orientiert sich an der

Krümmung des Querträgers 22 in seinem seitlich au ßenliegenden Abschnitt 22s.

Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung der Fig. 7 hervorgeht, können die Versteifungselemente 36 an unterschiedlichen Positionen des Federelements 30 angeordnet sein. Dabei ist in Fig. 7 prinzipiell verdeutlicht, dass die Versteifungselemente 36 den„Wellenbogen", also den„Wellenberg" und/oder das„Wellental", und/oder den Flansch 34 aussteifen können. Abweichend von der schematischen Darstellung der Fig. 7 können die Versteifungselemente 36 auch nur einen Teil des Wellenbergs bzw. des Wellentals des Federelements 30 ausfüllen.

Die Versteifungselemente 36 können entlang der Breitenerstreckung des Federelements 30 mit gleichen oder mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sein. So ist in Fig. 6 eine äquidistante Anordnung der Versteifungselemente 36, die den Flansch aussteifen, dargestellt. Während sich die Versteifungselemente 36 (zur Aussteifung des Flansches 34) entlang der gesamten Breitenerstreckung des Federelements 30 befinden, sind die Versteifungselemente 36 (zur Aussteifung der„Wellentäler") nur in den seitlichen Abschnitten 30s und im mittleren Abschnitt 30m des Federelements 30 vorgesehen.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Federelementen 30. Allen Ausführungsformen ist ein wellenförmiger Querschnitt des Federelements 30 gemeinsam. Die einzelnen Federelemente 30 haben jedoch unterschiedlich„hohe" wellenförmige Querschnitte („Amplitude" A) und auch unterschiedliche Wandstärken D. An den Federelementen 30 gemäß den Fig. 9 und 10 sind Versteifungselemente 36 vorgesehen, die jeweils am Flansch 34 der Federelemente 30 ansetzen.

Die Fig. 1 1 bis 15 zeigen Ausschnitte verschiedene Ausführungsformen von

Federelementen 30 in schematisierter Darstellung. Wie bereits in Zusammenhang mit den Fig. 8 bis 10 erläutert, weisen die einzelnen Federelemente 30 unterschiedlich„hohe" wellenförmige Querschnitte („Amplitude" A) und auch unterschiedliche Wandstärken D auf. Die Federelemente 30 gemäß den Fig. 12 und 14 sind hierbei mit unterschiedlich ausgestalten Versteifungselementen 36 versehen. In Fig. 15 ist ein Federelement 30 mit mehreren aufeinander folgenden„Wellen" 30w schematisch dargestellt, während die Federelemente 30 gemäß den Fig. 1 1 bis 14 jeweils etwa nur eine vollständige Welle aufweisen.

In den Fig. 16 und 17 ist das Zusammenspiel zwischen unterschiedlich ausgestalteten Frontverkleidungen 4, die den unteren Lastpfad 20 abdecken, und dem Federelement 30 beispielhaft dargestellt. Bei einem„stumpf" zulaufenden Design der Frontverkleidung 4 gemäß Fig. 16 kann das Federelement 30 bis in den vorderen Bereich der

Frontverkleidung 4 gezogen werden. Dies ist bei einem„spitz" zulaufenden Design der Frontverkleidung 4 gemäß Fig. 17 hingegen nicht möglich: Hier kann das Federelement 30 mit seiner Federgeometrie nicht bis zur vorderen Kante der Frontverkleidung 4 gezogen werden. Um dennoch das Federelement 30 möglichst von Anbeginn der Kollision mit einem Fußgänger mit der Kollisionsenergie zu beaufschlagen, ist ein Steg 32 vorgesehen, der den Freiraum in X-Richtung überbrückt, so dass die Aufprallenergie aus der Kollision zeitlich früher in das Federelement 30 eingeleitet werden kann. Hierdurch wird der„Rebound" deutlich verbessert.

Die Frontverkleidung 4 wird bei der Kollision mit einem Beinimpaktor bzw. im realen Unfallgeschehen mit den Beinen eines Fußgängers vergleichsweise punktuell mit Kraft beaufschlagt und gibt diese Kraft an das dahinter angeordnete Federelement 30 weiter. Je nach Gestaltung des Stegs 32 an der Vorderseite des Federelements 30 kann die Lastverteilung in Fahrzeugquerrichtung Y beeinflusst werden. Bei einem sich über einen größeren Anteil der Breite des Personenkraftwagens erstreckenden Steg 32 wirkt dieser quasi als Versteifungsrippe, durch die der punktuelle Energieeintrag großflächig in das Federelement 30 eingeleitet wird. Mit anderen Worten wird - in Fahrzeugquerrichtung Y betrachtet - ein größerer Anteil des Federelements 30 mit Energie beaufschlagt, was gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Federsteifigkeit ist. Bei einem in

Fahrzeugquerrichtung Y unterbrochenen Steg 32 erhöht sich die Federsteifigkeit je nach Breite der einzelnen Abschnitte des Stegs 32 weniger stark bzw. nicht nennenswert. Die Fig. 18a bis 18d zeigen ein Federelement 30, das unter Vorspannung an einem unteren Querträger 22 abgebracht werden kann. Dieses Federelement 30 wird im Kollisionsfall vom Querträger 22 teilweise entkoppelt, unter Freisetzung der zuvor gespeicherten Federenergie.

Die Elastizität des Federelements 30 wird durch seinen federnden Abschnitt 31 erzeugt. Der federnde Abschnitt 31 hat im Querschnitt etwa zickzackförmig angeordnete Wände 33. Die Wände 33 bilden eine„vollständige Wellenlänge" analog einer kompletten Sinuswelle, mit einer Länge L1 im entspannten Zustand.

An einer Vorderwand 40 des Federelements 30 ist eine Kammer 38 vorgesehen, deren gerundete Au ßenkontur an die Innenkontur der Frontverkleidung 4 angepasst ist. Durch die Kammer 38 wird die Steifigkeit des Federelements 30 erhöht. Dies ist beispielsweise bei einem Höhenversatz zwischen einerseits der Vorderkante der Frontverkleidung 4 als Kontaktstelle im unteren Lastpfad 20 und andererseits dem Querträger 22 von

Bedeutung. Ein solcher Versatz in Höhenrichtung Z des Personenkraftwagens erzeugt grundsätzlich eine Verdrehung des Federelements 30 nach oben oder nach unten.

Hierdurch wird der„Rebound" abgeschwächt, da er nicht mehr idealerweise nahezu parallel zur Längsrichtung X des Personenkraftwagens erfolgt. Durch die Aussteifung des Federelements 30 verdreht sich dieses weniger stark gegenüber dem Querträger 22. Die Kammer 38 kann je nach Höhenlage des unteren Lastpfads 20 entfallen oder weniger steif ausgeführt sein.

Mit seinem Flansch 34 stützt sich das Federelement 30 an der Vorderseite 23 eines unteren Querträgers 22 ab. An der Vorderwand 40 des Federelements 30 ist ein freikragender Arm 42 mit einem endseitigen Haken 44 angeordnet. Der Arm 42 steht unter einer inneren Vorspannung und ragt nach oben ab (Fig. 18a).

Das Federelement 30 wird am unteren Querträger 22 befestigt, indem der Flansch 34 zur Anlage an der Vorderseite 23 des unteren Querträgers 22 gebracht wird. Anschließend wird der federnde Abschnitt 31 des Federelements 30 entsprechend der Richtung des Pfeils K2 soweit zusammengedrückt, dass mit dem einhergehenden Niederdrücken des Arms 42 der Haken 44 den Querträger 22 umgreift und in dieser Position einen sicheren Formschluss mit der Querträger 22 bildet. In dieser komprimierten Lage hat der federnde Abschnitt 31 des Federelements 30 eine Länge L2 und steht unter Vorspannung

(Fig. 18b). Wirkt nun auf den unteren Lastpfad 20 eine ausreichend hohe Kraft ein (Pfeil K3), so wird der federnde Abschnitt 31 weiter komprimiert, auf eine Länge L3, in der die Wände 33 des federnden Abschnitts 31 nahezu auf Block gehen. Durch die hiermit einhergehende Verlagerung des Arms 42 nach oben wird der Haken 44 aus dem

Formschluss mit dem Querträger 22 gelöst (Fig. 18c). In der Folge verlagert der unter Vorspannung stehende federnde Abschnitt 31 die Vorderwand 40 des Federelements 30 in Fahrtrichtung FR (Fig. 18d) und nimmt wieder die in Fig. 18a dargestellte Ausgangslage ein. Durch die Bewegung des Federelements 30 in Fahrtrichtung FR wird eine zusätzliche Kraft auf den in Fig. 2 dargestellten Beinimpaktor B ausgeübt, mit dem Vorteil eines größeren Impulses auf den Unterschenkel T des Beinimpaktors B. Durch diesen verbesserten„Rebound" kann der Öffnungswinkel W2 verkleinert werden.

Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Eine Stoßfängeranordnung 2 eines Personenkraftwagens weist einen oberen und einen unteren Lastpfad 10 bzw. 20 auf. Am Querträger 22 des unteren Lastpfades ist erfindungsgemäß ein Federelement 30 vorgesehen, das im Fall einer Kollision eines Fu ßgängers mit dem Personenkraftwagen eine zusätzliche Kraft auf den Unterschenkel T des Fußgängers ausübt, um die

Bewegung des Fußgängers in Richtung der Frontklappe des Personenkraftwagens zu unterstützen.

Bezugszeichenliste

2 Stoßfängeranordnung

4 Frontverkleidung

10 oberer Lastpfad

12 oberer Querträger

14 Auflage

16 oberer Längsträger

20 unterer Lastpfad

22 unterer Querträger

22m mittlerer Abschnitt

22s seitlicher Abschnitt

23 Vorderseite

24 Auflage

26 unterer Längsträger

28 Deformationselement

30 Federelement

30a einzelne Federelemente

30m mittlerer Abschnitt

30s seitlicher Abschnitt

30w Welle

31 federnder Abschnitt

32 Steg

33 Wand

34 Flansch

36 Versteifungselement

38 Kammer

40 Vorderwand

42 Arm

44 Haken

102 Stoßfängeranordnung 104 Frontverkleidung

1 10 oberer Lastpfad

1 12 oberer Querträger

1 14 Auflage

120 unterer Lastpfad

122 unterer Querträger

124 Auflage

A Amplitude

B Beinimpaktor

..D Wandstärke

F Oberschenkel

FR Fahrtrichtung

K2 Pfeil

K3 Pfeil

L1 Länge

L2 Länge

L3 Länge

MCL Innenband

R1 Pfeil

R2 Pfeil

T Unterschenkel

W1 Öffnungswinkel

W2 Öffnungswinkel

X, Y, Z Raumrichtung

Claims

Patentansprüche

1 . Stoßfängeranordnung für den Frontbereich eines Personenkraftwagens, mit einem oberen Lastpfad, der obere Längsträger und einen oberen Querträger aufweist, sowie mit einem unteren Lastpfad, der untere Längsträger und einen unteren Querträger aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass der untere Querträger (22) auf seiner Vorderseite (23) zumindest auf einem Teil seiner Breitenerstreckung wenigstens ein

Federelement (30) aufweist.

2. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (30) im Wesentlichen über die gesamte Breitenerstreckung des unteren Querträgers (22) vorgesehen sind.

3. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit des Federelements (30) über der Breitenerstreckung des unteren Querträgers (22) zumindest abschnittsweise unterschiedlich ist.

4. Stoßfängeranordnung nach einem der vorangegangenem Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (30) im Querschnitt, also etwa in einer X-Z-Ebene des Personenkraftwagens, wellenförmig ausgebildet ist.

5. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (30) im Wesentlichen eine vollständige Welle mit einem Verlauf ähnlich einer Sinuskurve hat.

6. Stoßfängeranordnung nach einem der vorangegangenem Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (30) wenigstens ein etwa in Fahrtrichtung (FR) des Personenkraftwagens ausgerichtetes Versteifungselement (36) aufweist.

7. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Versteifungselement (36) flächig ausgebildet ist, etwa in einer X-Z-Ebene des Personenkraftwagens verläuft und in einen Wellenbogen des Federelements (30) eingesetzt ist.

8. Stoßfängeranordnung nach einem der vorangegangenem Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (30) unter Vorspannung auf dem Querträger (22) angeordnet ist, wobei eine Einrichtung (42, 44) vorgesehen ist, die im Kollisionsfall die Vorspannung des Federelements (30) freigibt, so dass das Federelement (30) eine in Fahrtrichtung (FR) gerichtete Kraft erzeugt.

9. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (42) einen Abschnitt (44) aufweist, der bei unter Vorspannung stehendem Federelement (30) in Formschluss mit dem Querträger (22) steht, wobei bei Kraftbeaufschlagung entgegen der Fahrtrichtung (FR) der Formschluss aufhebbar ist und das Federelement (30) seine

Vorspannung freigeben kann.

10. Personenkraftwagen mit einer Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.