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Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem in Kontakt mit einem auf eine Außenseite des Stoßfängers auftreffenden Hindernis deformierbaren Element. das.
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Ein Stoßfänger, dessen deformierbares Element einen von der Außenseite zu einer Innenseite des Stoßfängers hin schräg an- oder absteigenden, beim Übergang vom undeformierten in den deformierten Zustand in eine steilere Orientierung schwenkenden ersten Wandabschnitt umfasst, ist aus dem
US-Patent 6 513 843 B1 bekannt. Der dort beschriebene Stoßfänger umfasst einen Querträger, dem ein durch das Auftreffen eines Hindernisses verformbarer Hartschaumkern vorgelagert ist. Außerdem ist an dem Querträger eine schräg nach außen abschüssige Wand befestigt, die an ihrer unteren Kante eine Verkleidung trägt. Wenn der Stoßfänger einen Fußgänger berührt und dabei verformt wird, weicht die abschüssige Wand nach unten aus, sodass die ursprünglich in Knöchelhöhe gelegene Verkleidung auf Fußhöhe absinkt. Indem der Stoßfänger den Unterschenkel des Fußgängers auf seiner gesamten Länge erfasst, kann sichergestellt werden, dass er nicht unter das Fahrzeug gezogen wird und stattdessen der Fußgänger auf die Fronthaube kippt. Da jedoch die Verkleidung erst an dem Unterschenkel des Fußgängers anstoßen muss, bevor sie in Kontakt mit diesem nach unten ausweicht, besteht die Gefahr, dass diese Ausweichbewegung selber zu Verletzungen führt.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug bzw. ein Kraftfahrzeug anzugeben, die die Gefahr von Verletzungen beim Kontakt mit einem Fußgänger minimieren.
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Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einem ersten in Kontakt mit einem auf eine Außenseite des Stoßfängers auftreffenden Hindernis deformierbaren Element, das einen von der Außenseite zu einer Innenseite des Stoßfängers hin schräg an- oder absteigenden, beim Übergang vom undeformierten in deformierten Zustand in eine steilere Orientierung schwenkenden ersten Wandabschnitt umfasst, ein von der Außenseite abgewandter Rand des ersten Wandabschnitts durch den Übergang vom undeformierten in den deformierten vertikal bewegbar ist. Da bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Stoßfänger dieser abgewandte Rand am Querträger befestigt und daher vertikal unbeweglich ist, kann der Wandabschnitt dem Auftreffen eines Hindernisses nur nachgeben, indem sein außenseitiger Rand nach unten ausweicht. Indem erfindungsgemäß der innenseitige Rand des Wandabschnitts vertikal beweglich ist, kann eine vertikale Bewegung des außenseitigen Randes minimiert und vorzugsweise völlig vermieden werden.
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Vorzugsweise umfasst das erste deformierbare Element einen zweiten Wandabschnitt, der zur Außenseite hin auf den ersten Wandabschnitt zuläuft. Indem diese beiden Wandabschnitte bei einem Kontakt mit einem Hindernis in eine steilere Stellung schwenken, kann die Fläche, auf der das Hindernis abgestützt wird, nach oben und nach unten verbreitert werden, sodass sich die auftretenden Kräfte auf eine große Fläche verteilen und die Belastung des Hindernisses minimiert wird.
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Dritte und vierte Wandabschnitte des deformierbaren Elements, die von der Außenseite fort aufeinander zulaufen, ermöglichen die vertikale Bewegung der von der Außenseite abgewandten Ränder des ersten und zweiten Wandabschnitts, indem sie bei einem Zusammenstoß entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Wandabschnitten schwenken.
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Wenn die dritten und vierten Wandabschnitte breiter als die ersten und zweiten Wandabschnitte sind und von der Außenseite abgewandte Ränder der dritten und vierten Wandabschnitte gegeneinander unbeweglich sind, ergibt sich im Laufe der Verformung des deformierbaren Elements ein Zwischenstadium, in dem die ersten und zweiten Wandabschnitte im wesentlichen in einer Ebene liegen und mit den dritten und vierten Wandabschnitten ein Dreieck bilden. Dadurch kann der Verformungswiderstand des deformierbaren Elements im Laufe seiner Verformung gesteigert werden, und die Gefahr, dass das Hindernis auf nicht verformbare Teile des Fahrzeugs durchschlägt, kann verringert werden.
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Ein nicht verformbares Teil kann insbesondere ein erster Träger sein, an dem ein von der Außenseite abgewandter Bereich des deformierbaren Elements, insbesondere die von der Außenseite abgewandten Ränder der dritten und vierten Wandabschnitte, befestigt sein können.
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Das deformierbare Element kann einfach und preiswert als Hohlprofil ausgebildet sein. Insbesondere ist das Hohlprofil vorzugsweise aus einem Flachmaterialzuschnitt geformt, wobei zwei Ränder des Flachmaterialzuschnitts dann zweckmäßigerweise an dem ersten Träger befestigt sind. Das Hohlprofil kann insbesondere einen rautenförmigen oder ☐-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei vorzugsweise die zwei äußeren Schenkel des ☐ an dem ersten Träger befestigt sind.
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Das erste deformierbare Element kann zweckmäßigerweise hinter einer Außenhaut des Stoßfängers angeordnet sein.
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Über dem ersten deformierbaren Element kann ein zweites deformierbares Element vorgesehen sein, um die bei einem Zusammenstoß auftretenden Kräfte großräumig zu verteilen. Das zweite deformierbare Element kann sich vor einem zweiten Träger erstrecken.
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Um die Belastung der Kniegelenke eines Fußgängers bei einem Kontakt mit einem Kraftfahrzeug zu minimieren, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das zweite deformierbare Element schwerer deformierbar ist als das erste deformierbare Element.
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Das zweite deformierbare Element kann im Wesentlichen durch einen Hartschaumkörper gebildet sein.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen mit einem Stoßfänger der oben beschrieben Art.
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Um die Beine eines Fußgängers schonend zu erfassen, sollte ein der Außenseite zugewandter Rand des ersten Randabschnitts des Stoßfängers sich vorzugsweise in oder knapp unter Kniehöhe eines erwachsenen Fußgängers erstrecken.
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Das zweite deformierbare Element ist, wenn vorhanden, vorzugsweise oberhalb Kniehöhe angeordnet.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
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Es zeigen:
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1 in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung einen vorderen Kraftfahrzeugstoßfänger mit einem als Fußgängerschutz dienenden deformierbaren Element in einer Nicht-Kollisionssituation mit einem Bein-Impaktor;
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2 den Stoßfänger und das als Fußgängerschutz dienende Element in einem ersten Deformationszustand nach einer Kollision mit dem Bein-Impaktor,
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3 den Stoßfänger und das als Fußgängerschutz dienende Element in einem zweiten Deformationszustand,
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4 das deformierbare Element in vereinfachter raumbildlicher Darstellung von vorne und
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5 das deformierbare Element in Schnittdarstellung von der Seite in undeformiertem und deformiertem Zustand.
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Gemäß 1 sind in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung von der Seite ein Vorderbau 10 eines nicht näher dargestellten Personenkraftwagens und ein davor angeordneter Bein-Impaktor 30 gezeigt. Einem nur ausschnittsweise angedeuteten Kühler 11 des Vorderbaus 10 ist ein ebenfalls nur ausschnittsweise angedeuteter Stoßfänger 12 vorgelagert, der zumindest an seiner Frontseite und daran anschließenden seitlichen Abschnitten mit einer beispielweise aus Kunststoffspritzguss hergestellten Außenhaut 13 verkleidet ist, die durch Umrisslinien angedeutet ist. In die Außenhaut 13 sind im vorliegenden Fall schlitzartige Durchbrüche eingebracht, die als Luftdurchtrittsöffnungen 14 für den Fahrtwind hin zum Kühler 11 dienen.
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Im Abstand hinter der Außenhaut 13 besitzt der Stoßfänger 12 zwei zu seiner Versteifung und zur Aufnahme von Deformationsenergie dienende, übereinander angeordnete Querträger 15, 17, von denen der höherliegend angeordnete, zweite Querträger 15 an seiner Frontseite mit einem Hartschaumteil 16 versehen ist, an dem ein oberes Segment 19 der Außenhaut 13 anliegt.
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Im Abstand unterhalb des zweiten Querträgers 15 besitzt der Stoßfänger 12, wie bereits oben angedeutet, einen ersten Querträger 17, der an seiner Frontseite 18 ein deformierbares Element 20 trägt, das im vorliegenden Fall als Blechbiegeteil mit einem Hohlraum 21 ausgebildet ist. Das in 4 in perspektivischer Ansicht gezeigte deformierbare Element 20 erstreckt sich im vorliegenden Fall zumindest im Wesentlichen über die Breite des ersten Querträgers 17.
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Das hier beschriebene Stoßfängersystem ist als Beispiel für eine Anwendung eines Energieabsorbers zu verstehen, der sich bei einem Zusammenstoß mit dem Bein-Impaktor 30 derart deformiert, dass ein den Impaktor berührender Bereich des Stoßfängers sich im Laufe der Deformation vertikal verbreitert, so dass die auftretenden Kräfte sich über eine große Fläche verteilen und die Verletzungsgefahr minimiert wird.
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Natürlich sind auch andere Querträgerkonstellationen und Höhen über der Straße für eine Anwendung des beschriebenen Prinzips geeignet.
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Das deformierbare Element 20 besitzt eine Abstützstelle 22, die im vorliegenden Fall an einem unteren Segment 32 der Außenhaut 13 in Art einer Linienberührung 13 anliegt und durch den Scheitel eines im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Querschnitt rautenähnlichen Profils gebildet ist. An den die Abstützstelle 22 bildenden Scheitel des im Querschnitt rautenähnlich ausgeführten Profils schließen sich, wie in 5 in perspektivischer Ansicht gezeigt, im undeformierten Zustand des Elements 20 in etwa gleichlange erste und zweite Wandabschnitte 23 und 24 an, die mit unterschiedlich langen dritten und vierten Wandabschnitten 25 und 26 über Kanten 33, 34 verbunden sind und die mit diesen einen stumpfen Zwischenwinkel 27 einschließen. Der durch den ersten Wandabschnitt 23 und den kürzeren dritten Wandabschnitt 25 gebildete obere kürzere Schenkel des Elements 20 ist im vorliegenden Fall frontseitig mit dem Träger 17 verbunden, während der längere untere Schenkel des Elements 20, der durch den zweiten Wandabschnitt 24 und den längeren vierten Wandabschnitt 26 gebildet ist, unterseitig an dem ersten Querträger 17, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, befestigt ist.
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2 zeigt den Vorderbau 10 und den Beinimpaktor 30 zu Beginn eines Zusammenstoßes. Alle Segmente 19, 31, 32 der Außenhaut 13 sind in Kontakt mit dem Impaktor 30 zurückgedrängt, wobei der Widerstand des mittleren, nicht unterstützten Segments 31 gering ist gegenüber dem der Segmente 19, 32. Das Hartschaumteil 16 und das Element 20 sind sichtbar gestaucht, wobei die Wandabschnitte 23, 24 in eine nahezu vertikale Orientierung geschwenkt sind. Das Segment 32 ist daher nicht mehr nur linienförmig entlang des die Wandabschnitte 23, 24 verbindenden Scheitels 22 unterstützt, sondern liegt vollflächig auf den Wandabschnitten 23, 24 auf. Der Impaktor 30 berührt die Wandabschnitte 23, 24 sogar noch über die Ränder des Segments 32 hinaus, auf ihrer gesamten Höhe, so dass die Stoßkräfte großflächig verteilt zwischen Stoßfänger und Impaktor übertragen werden.
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Die Wandabschnitte 25, 26 erstrecken sich in dieser Phase noch im Wesentlichen geradlinig zwischen ihren nach oben bzw. nach unten ausgewichenen vorderen Kanten und ihren Befestigungspunkten am ersten Querträger 17, so dass das Element 20 eine Querschnittsform ähnlich einem Dreieck oder einem Parallelogramm mit dem Impaktor zugewandter langer Basislinie und am ersten Querträger 17 verankerten Scheitel annimmt.
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Eine weitere Verformung des Elements 20 ist nun nur noch möglich, wenn die dritten und vierten Wandabschnitte 25, 26 beginnen sich zu verbiegen, wie insbesondere am Wandabschnitt 26 in 3 zu erkennen. So kann auch bei einer relativ hohen Kollisionsgeschwindigkeit ein Durchschlagen des Impaktors auf den hier im Wesentlichen als nicht verformbar anzunehmenden, nur bei einem Zusammenstoß mit einem schwereren Hindernis wie etwa einem entgegenkommenden Fahrzeug nachgebenden Querträger 17 vermieden werden.
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5 veranschaulicht den Deformationsvorgang des Elements 20 anhand einer Zusammenschau. Der unverformte Querschnitt des Elements 20 ist als strichpunktierte Linie, ein stark verformter Zustand als durchgezogene Linie gezeichnet. In diesem stark verformten Zustand erstrecken sich die Wandabschnitte 23, 24 in einer Ebene, d. h. der Scheitel 22 ist auf 180° aufgeweitet und im Wesentlichen unter Beibehaltung seiner Höhe gegen den Träger 17 zurückgewichen. Die Kanten 33, 34 sind nach oben bzw. unten ausgewichen, so dass das Element 20 in der Vertikalen eine Ausdehnung erreicht, die, wenn das Element 20 sie im unverformten Zustand hätte, den Kühlluftzustrom zum Motor behindern würde. Da die hinteren Wandabschnitte 25, 26 sichtbar länger als die vorderen sind, ist nach Aufweitung des Scheitels 22 auf 180° eine weitere Stauchung des Elements 20 nur noch möglich, wenn sich die Wandabschnitte 25, 26 in sich verbiegen. Eine solche Verbiegung hat am Wandabschnitt 26 sichtbar eingesetzt.
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Es versteht sich, dass das deformierbare Element, insbes. wenn dieses im Querschnitt rautenähnlich oder parallellogrammähnlich oder Ω-ähnlich ausgebildet ist, durch einfache Änderungen seiner Abmessungen für unterschiedliche Stoßfängeraufbauten, wie sie z. B. bei Kleinwägen, Mittelklassewägen, gehobenen Mittelklassewägen oder aber auch bei Geländewägen Anwendung finden, optimiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorderbau
- 11
- Kühler
- 12
- Stoßfänger
- 13
- Außenhaut
- 14
- Luftdurchtrittsöffnung
- 15
- Querträger
- 16
- Hartschaumteil
- 17
- Querträger
- 18
- Frontseite
- 19
- Segment
- 20
- deformierbares Element
- 21
- Hohlraum
- 22
- Abstützstelle
- 23
- erster Wandabschnitt
- 24
- erster Wandabschnitt
- 25
- zweiter Wandabschnitt
- 26
- zweiter Wandabschnitt
- 27
- Zwischenwinkel
- 28
- erster Abstand
- 29
- zweiter Abstand
- 30
- Bein-Impaktor
- 31
- Segment
- 32
- Segment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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