DE10305185A1

DE10305185A1 - Stossstangenverstärkung

Info

Publication number: DE10305185A1
Application number: DE10305185A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Goto; Koji Shimotsu
Original assignee: Om Corp
Current assignee: Asteer Co Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2003-02-08
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2023-02-09
Also published as: US20030155806A1; DE10305185B4; JP2003237507A; US6726261B2

Abstract

Eine Stoßstangenverstärkung, die an einer Vorder- oder Rückseite eines Fahrzeuggestells als Widerstandselement angebracht ist, umfassend: einen Stoßstangenbügel, der von dem Fahrzeuggestell getragen wird, und ein Verstärkungselement, das an dem Stoßstangenbügel an einer Vorderseite desselben befestigt ist, die sich in Bezug auf die Aufprallausübungsrichtung stromaufwärts befindet, wobei: das Verstärkungselement einen konkaven Abschnitt mit einem im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist, der in eine stromabwärtige Richtung, umgekehrt zu der Aufprallausübungsrichtung; ragt der Stoßstangenbügel an der Vorderfläche, an der das Verstärkungselement befestigt ist, einen Rillenabschnitt aufweist, der sich in Längsrichtung des Verstärkungselementes erstreckt, und das Verstärkungselement und der Stoßstangenbügel durch Verbinden einer Bodenfläche des konkaven Abschnittes mit einer Oberfläche des Rillenabschnittes in Eingriff stehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßstangenverstärkung, die für einen Teil einer Stoßstange eines Fahrzeuges konstruiert ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Zum Schutz einer Fahrzeugkarosserie, eines Lenkers und anderer Personen in einem Fahrzeug, wie einem Auto, ist eine Stoßstange sowohl an der Vorderseite als auch Rückseite eines Fahrzeuggestells montiert. Die Stoßstange umfasst eine Stoßstangenverstärkung, als Widerstandselement, die von dem Fahrzeuggestell getragen wird, und eine Stoßstangenabdeckung, als Verkleidungselement, die eine Fortsetzung einer Außenplatte des Fahrzeuges ist und die Stoßstangenverstärkung bedeckt. Eine Aufprallkraft F, die auf die Stoßstange ausgeübt wird, wird im Wesentlichen nur von der Stoßstangenverstärkung aufgenommen, wenn das Fahrzeug ein anderes Fahrzeug oder einen anderes Objekt berührt. Mögliche Aufprallvorgänge sind in leichte Aufprallvorgänge und schwere Aufprallvorgänge gruppiert, abhängig von der Größe der Aufprallkraft F, und in horizontale Aufprallvorgänge und lokale Aufprallvorgänge, abhängig von der Art der Aufprallkraft F. Die Stoßstangenverstärkung, die das Fahrzeug, den Lenker und andere Personen in dem Fahrzeug unabhängig von der Größe oder Art der Aufprallkraft schützen soll, muss mit zunehmender Häufigkeit durch eine neue ersetzt werden, wenn sie eine Aufprallkraft durch Verformung der Stoßstangenverstärkung für jede Art von Aufprall effektiv aufnehmen soll. Zu diesem Zweck wurde eine verbesserte Stoßstangenverstärkung vorgeschlagen, die aus einem Stoßstangenbügel und einem Verstärkungselement besteht. Das Verstärkungselement dient dazu, die Aufprallkraft F bei einem leichten Aufprall oder örtlichen Aufprall aufzunehmen, während der Stoßstangenbügel dazu dient, die Aufprallkraft F bei einem schweren Aufprall oder horizontalen Aufprall aufzunehmen. Dieser Stand der Technik ist in der Japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. Hei 06-328988 beispielhaft dargestellt.

Insbesondere verformt sich bei der herkömmlichen Stoßstangenverstärkung das Verstärkungselement zur Aufnahme der Aufprallkraft F zu Beginn der Ausübung der Aufprallkraft oder, wenn die Aufprallkraft F gering ist, der Stoßstangenbügel nimmt die Aufprallkraft F auf, wenn die Aufprallkraft F anhaltend ausgeübt wird oder wenn die Aufprallkraft F groß ist. Diese zweiteilige Stoßstangenverstärkungsstruktur kann ein erhöhtes Maß an Aufprallaufnahmeleistung im Vergleich zu der herkömmlichen einteiligen Struktur erreichen. Die Japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2001-322517 und U. S. Patent Nr. 4,998,761 offenbaren auch eine ähnliche zweiteilige Stoßstangenverstärkung.

In der Stoßstangenverstärkung der Japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2001-322517 ist ein Verstärkungselement, das an einem Stoßstangenbügel an einer Vorderfläche, entfernt vom Fahrzeuggestell, zu montieren ist, mit einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt versehen, dessen Querschnittsform sich ändert, so dass ein höheres Maß an Steifigkeit in Bezug auf eine kompressive Last, die in die Richtung von vorne nach hinten ausgeübt wird, im Vergleich zu den übrigen Abschnitten vorhanden ist. Dieses Verstärkungselement kann die Aufprallkraft F leicht aufnehmen, da es eine leicht abnehmende Festigkeit aufweist, wodurch es sich in einem geeigneten Maße verformt. Die Stoßstangenverstärkung von U. S. Patent Nr. 4,998,761 besteht aus einem Stoßstangenbügel mit einer Längsrippe und einem Verstärkungselement, das die Rippe verbirgt.

Die normale herkömmliche Stoßstangenverstärkung umfasst ein Verstärkungselement mit einem im Wesentlichen konvexen Querschnitt und einen Stoßstangenbügel mit einem geschlossenen (kastenartigen) Querschnitt, wie in Fig. 10 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist. Wenn eine große Aufprallkraft F auf die Stoßstangenverstärkung ausgeübt wird, verformt sich zunächst das Verstärkungselement plastisch und dann verformt sich der Stoßstangenbügel plastisch unter der Aufprallkraft F, die von dem Verstärkungselement übertragen wird, wodurch die Aufprallkraft aufgenommen wird (Fig. 11 oder 12). Der Übergang dieser Aufprallaufnahme ist in Fig. 13 dargestellt, die eine Graphik ist; die ein Verhältnis zwischen dem Verschiebungsausmaß des Stoßstangenbügels an der Vorderfläche und der Last (Aufprallkraft F), die zur Verursachung einer Verschiebung derartiger Größe notwendig ist, zeigt. Diese Graphik zeigt, dass die Last eine Spitze in Bezug auf das Verschiebungsausmaß hat und die Verschiebung des Stoßstangenbügels in Bezug auf die geringe Last, die von der Spitze abnimmt, fortschreitet. Für diese Verringerung des Ausmaßes der Aufprallaufnahme wird die Aufprallkraft F nicht durch eine kontinuierliche plastische Verformung des Stoßstangenbügels aufgenommen, sondern die Vorderfläche des Stoßstangenbügels wird um den Abschnitt gebogen, auf den eine örtliche Aufprallkraft F ausgeübt wird.

Gemäß der Stoßstangenverstärkung von U. S. Patent Nr. 4,998,761 kann in Gegenwart der Rippe an der Vorderfläche des Stoßstangenbügels das örtliche Verbiegen des Stoßstangenbügels durch eine plastische Verformung über eine Breitenfläche verzögert werden, wodurch ein erhöhtes Maß an Aufprallaufnahme im Vergleich zu der herkömmlichen Stoßstangenverstärkung erreicht wird, die in dem vorangehenden Absatz beschrieben ist. In vielen Fällen jedoch erstreckt sich das Verstärkungselement nur entlang einem Teil der gesamten Länge des Stoßstangenbügels und in einem solchen Fall wird die Aufprallkraft F auf die Rippe des Stoßstangenbügels an dem Abschnitt ausgeübt, der kein Verstärkungselement aufweist, so dass eine effektive Lastaufnahmefläche an der Vorderfläche des Stoßstangenbügels verringert ist, um eine plastische Verformung nur bei der geringen Last zu verursachen. Folglich haben die gegenwärtigen Erfinder Studien in dem Bemühen durchgeführt, eine verbesserte Stoßstangenverstärkung zu bilden, in welcher (1) ein lokales Verbiegen des Stoßstangenbügels verzögert ist, wobei eine plastische Verformung in einer breiteren Fläche möglich ist, um das Maß an Aufprallaufnahme zu erhöhen, und (2) eine plastische Verformung des Stoßstangenbügels nicht an dem Abschnitt auftritt, der kein Verstärkungselement aufweist.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der vorangehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stoßstangenverstärkung bereitzustellen, in welcher (1) ein lokales Verbiegen eines Stoßstangenbügels verzögert ist, wobei eine plastische Verformung in einer breiteren Fläche möglich ist, um das Maß an Aufprallaufnahme zu erhöhen, und (2) eine plastische Verformung des Stoßstangenbügels nicht an dem Abschnitt auftritt, der kein Verstärkungselement aufweist.

Zur Lösung der zuvor beschriebenen Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Stoßstangenverstärkung bereitgestellt, die an einer Vorderseite oder Rückseite eines Fahrzeuggestells als Widerstandselement anzubringen ist, umfassend einen Stoßstangenbügel, der an dem Fahrzeuggestell gehalten wird, und ein Verstärkungselement, das an dem Stoßstangenbügel an seiner Vorderseite befestigt ist, die in Bezug auf eine Aufprallausübungsrichtung stromaufwärts ist, wobei das Verstärkungselement einen konkaven Abschnitt mit einem im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt hat, der in eine Abwärtsrichtung ragt, umgekehrt zu der Aufprallausübungsrichtung, wobei der Stoßstangenbügel an der Vorderseite, an welcher das Verstärkungselement befestigt ist, einen Rillenabschnitt aufweist, der sich in Längsrichtung des Verstärkungselementes erstreckt, und die Bodenfläche des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes mit einer Oberfläche des Rillenabschnittes des Stoßstangenbügels in Eingriff steht.

Der Begriff "Aufprallausübungsrichtung" bezeichnet eine Richtung, in welche die Aufprallkraft F auf das Fahrzeug ausgeübt wird, das heißt, eine Richtung von der Vorderseite des Fahrzeuges zu der Rückseite des Fahrzeuges in der vorderen Stoßstange zum Beispiel des herkömmlichen Fahrzeuges, identisch mit der Richtung von vorne nach hinten des Fahrzeuges. Daher ist die Position, wo das Verstärkungselement an dem Stoßstangenbügel befestigt ist, die Vorderfläche des Stoßstangenbügels gemäß der Richtung von vorne nach hinten eines normalen Fahrzeuges. Wenn die Aufprallkraft F jedoch auf das Fahrzeug von der oberen Seite oder unteren Seite, abhängig von der Art des Fahrzeuges, ausgeübt wird, kann die Position, wo das Verstärkungselement an dem Stoßstangenbügel befestigt ist, in Übereinstimmung mit der Aufprallausübungsrichtung verändert werden. In den folgenden veranschaulichenden Beispielen, in welchen die Aufprallausübungsrichtung als eine Richtung von der Vorderfläche des Stoßstangenbügels zu der Rückfläche des Stoßstangenbügels definiert ist, ist das Verstärkungselement an der Vorderfläche des Stoßstangenbügels befestigt.

Da der im Wesentlichen konkave Abschnitt des Verstärkungselementes in die Aufprallausübungsrichtung ragt, ist es möglich, die Aufprallkraft F, die zu dem Stoßstangenbügel übertragen wird, an der Bodenfläche des konkaven Abschnittes zu konzentrieren. Aufgrund eines Rillenabschnittes, der sich in Längsrichtung des Verstärkungselementes erstreckt, hat der Stoßstangenbügel eine erhöhte Steifigkeit an seiner Vorderfläche, so dass eine mögliche plastische Verformung aufgrund einer Ausübung einer örtlichen Aufprallkraft F sich über eine Breitenfläche ausbreitet (Verformungsverstärkungseffekt). Da der Rillenabschnitt des Stoßstangenbügels in eine Aufwärtsrichtung, umgekehrt zu der Aufprallausübungsrichtung, ragt, kann der übrige flache oder gekrümmte Abschnitt der Vorderfläche des Stoßstangenbügels als ein weiter Bereich zur Aufnahme der Last dienen.

Als Alternative kann der Stoßstangenbügel mehrere Rillenabschnitte aufweisen. In einem solchen alternativen Fall kann ein einziges Verstärkungselement dieselbe Anzahl konkaver Abschnitte haben, oder dieselbe Anzahl von Verstärkungselementen kann jeweils einen einzigen konkaven abschnitt haben, so dass die Bodenfläche jedes konkaven Abschnittes mit einer Oberfläche eines der mehreren Rillenabschnitte in Eingriff steht. Die Erhöhung der Steifigkeit der Vorderfläche des Stoßstangenbügels kann im Prinzip erreicht werden, indem die Rillenabschnitte im Wesentlichen parallel (absolut parallel und/oder leicht schief) zu der Längsrichtung des Stoßstangenbügels geführt werden. Obwohl es für die Bodenfläche jedes konkaven Abschnittes bevorzugt ist, mit der Oberfläche des entsprechenden Rillenabschnittes über die gesamte Fläche in Eingriff zu stehen, können sie örtlich voneinander beabstandet sein, wie zum Beispiel durch ein von dem Stoßstangenbügel separates Element.

Die erforderliche Breite (senkrecht zu der Längsrichtung) des Rillenabschnittes ist derart, dass die Bodenfläche des konkaven Abschnittes mit der Oberfläche des Rillenabschnittes in Eingriff stehen kann und die übrige Vorderfläche des Stoßstangenbügels und die Rillenoberfläche eine flache oder gekrümmte Oberfläche haben können. Versuche des Erfinders zeigen, dass zur Bildung eines einzigen Rillenabschnittes in der flachen Vorderfläche des Stoßstangenbügels die Rillenbreite in einem Bereich von 1/8 bis 4/8, vorzugsweise 1/7 bis 3/7 der Breite (senkrecht zu der Längsrichtung) des Stoßstangenbügels liegt. Zur Bildung mehrerer Rillenabschnitte in der flachen Vorderfläche des Stoßstangenbügels liegt die Gesamtbreite aller Rillenabschnitte innerhalb des zuvor beschriebenen Bereichs der Breite des Stoßstangenbügels. Die Bildung dieser Rillenabschnitte ist derart, dass die Oberfläche des Rillenabschnittes von der Vorderfläche des Stoßstangenbügels zurückgezogen ist oder die übrige Vorderfläche des Stoßstangenbügels relativ vorsteht, wobei die Oberfläche des Rillenabschnittes und die übrige Vorderfläche des Stoßstangenbügels parallel zueinander sind und durch schräge Seitenwände des Rillenabschnittes miteinander verbunden sind. Der Neigungswinkel jeder schrägen Seitenwand in freier Form ist vorzugsweise so klein wie möglich, da, wenn eine Aufprallkraft F auf den Stoßstangenbügel ausgeübt wird, die schrägen Seitenwände sich plastisch verformen, so dass sie im Wesentlichen senkrecht zu der übrigen Vorderfläche des Stoßstangenbügels liegen, da sie von der übrigen Vorderfläche des Stoßstangenbügels gezogen werden, die von der hinteren Oberfläche des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes zurückgeschoben wird.

Gemäß der Stoßstangenverstärkung der vorliegenden Erfindung kann der zuvor beschriebene Verformungsverstärkungseffekt zuverlässig erzielt werden, da die Bodenfläche des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes mit der Oberfläche des Rillenabschnittes des Stoßstangenbügels in Eingriff steht, um die Aufprallkraft F von dem Verstärkungselement zu dem Rillenabschnitt des Stoßstangenbügels zu übertragen. Dieser flächenweise Eingriff kann einfach durch Pressen der Bodenfläche des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes gegen die Oberfläche des Rillenabschnittes des Stoßstangenbügels erreicht werden. Diese zwei Oberflächen sind jedoch vorzugsweise miteinander verbunden, um die oben genannte Übertragung der Aufprallkraft F und den Verformungsverstärkungseffekt zu verbessern. Als ein weiteres bevorzugtes Merkmal hat das Verstärkungselement ein Paar von Stützschenkeln, die sich von symmetrischen Seitenkanten des konkaven Abschnittes zu dem Stoßstangenbügel parallel zu der Aufprallausübungsrichtung erstrecken, so dass sie mit zwei entsprechenden Seitenflächen des Stoßstangenbügels durch Überlappen verbunden werden, wobei die Oberfläche zu der Aufprallausübungsrichtung parallel sind.

Aufgrund dieser Stützschenkel ist es möglich, das Verstärkungselement an dem Stoßstangenbügel in einer stabilen Stellung zu befestigen und die Übertragung der Aufprallkraft F und den Verformungsverstärkungseffekt zu erleichtern, da die plastische Verformung des Stoßstangenbügels vorwiegend durch die Übertragung der Aufprallkraft F von dem konkaven Abschnitt des Verstärkungselementes auf den Rillenabschnitt des Stoßstangenbügels verursacht wird.

Im Prinzip hat der Stoßstangenbügel eine Struktur beliebiger Querschnittsform, so dass der Rillenabschnitt für gewöhnlich an der Vorderfläche des Stoßstangenbügels geformt ist, an der Seite, wo ein Verstärkungselement befestigt ist.

Vorzugsweise kann die Struktur des Stoßstangenbügels (a) eine geschlossene Querschnittsform haben, die durch Biegen eines einzigen Plattenrohlings in derartiger Weise, dass symmetrische Seitenkanten der Platte miteinander verbunden sind, bereitgestellt wird, oder (b) eine offene Querschnittsform haben, die durch Biegen eines einzigen Plattenrohlings in derartiger Weise erhalten wird, dass symmetrische Kanten der Platte zueinander weisen, aber einander gerade nicht berühren. Als weiteres bevorzugtes Merkmal kann in der Struktur der geschlossenen Querschnittsform (a), (c) eine der Seitenkanten des Plattenrohlings nach innen gefaltet werden, wobei die andere Seitenkante des Plattenrohlings mit dem gefalteten Kantenabschnitt verbunden wird, wobei die gefaltete Seitenkante des Plattenrohlings in einer Verstärkungsrippe endet, welche mit einer Innenfläche der gebogenen Platte diametral verbunden ist.

Die oben genannten und weiter Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Stoßstangenverstärkung der vorliegenden Erfindung, die ein Verstärkungselement mit einem im Wesentlichen C- förmigen Querschnitt zeigt, das an einem Stoßstangenbügel 1 mit einer Struktur eines geschlossenen Querschnittes befestigt ist;
Fig. 2 ist ein vertikaler Endaufriss der Stoßstangenverstärkung von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine horizontale Schnittansicht der Stoßstangenverstärkung von Fig. 1;
Fig. 4 ist ein Endaufriss einer Stoßstangenverstärkung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Verstärkungselement mit mehreren konkaven Abschnitten zeigt;
Fig. 5 ist ein vertikaler Endaufriss der Stoßstangenverstärkung von Fig. 1, der zeigt, wie sich das Verstärkungselement und der Stoßstangenbügel verformen, wenn eine Aufprallkraft F auf die Stoßstangenverstärkung ausgeübt wird;
Fig. 6 ist eine horizontale Schnittansicht entsprechend Fig. 5;
Fig. 7 ist eine Graphik, die ein Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Verschiebung des Stoßstangenbügels und der Last, die notwendig ist, um den Stoßstangenbügel in einem solchen Ausmaß zu verschieben, in der Stoßstangenverstärkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein vertikaler Endaufriss einer Stoßstangenverstärkung einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist ein vertikaler Endaufriss einer Stoßstangenverstärkung einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist ein vertikaler Endaufriss einer herkömmlichen Stoßstangenverstärkung;
Fig. 11 ist ein vertikaler Endaufriss der herkömmlichen Stoßstangenverstärkung, der zeigt, wie sich ein Verstärkungselement und ein Stoßstangenbügel verformen, wenn eine Aufprallkraft F auf das Verstärkungselement ausgeübt wird;
Fig. 12 ist eine horizontale Schnittansicht entsprechend Fig. 11; und
Fig. 13 ist eine Graphik, die ein Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Verschiebung des Stoßstangenbügels und der Last, die notwendig ist, um den Stoßstangenbügel in einem solchen Ausmaß zu verschieben, in der herkömmlichen Stoßstangenverstärkung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es werden nun verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Stoßstangenverstärkung 4, in der ein Verstärkungselement 3 mit einem konkaven Abschnitt 2 mit im Wesentlichen C-förmigem Querschnitt an einem Stoßstangenbügel 1 mit einer geschlossenen Querschnittsform befestigt ist. Fig. 2 ist ein vertikaler Endaufriss der Stoßstangenverstärkung 4 und Fig. 3 ist eine horizontale Schnittansicht entsprechend Fig. 2. Obwohl die Stoßstangenverstärkung 4 dieser Ausführungsform eigentlich gekrümmt ist, wie in Fig. 1 dargestellt, ist sie der Einfachheit wegen in Fig. 3 als gerades Teil dargestellt. In dieser und anderen Ausführungsformen, die später beschrieben werden, ist die Stoßstangenverstärkung für eine Stoßstange, die an einer Vorderseite eines Fahrzeuges befestigt ist. Das Verstärkungselement 3 ist an dem Stoßstangenbügel 1 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befestigt, der sich von einem im Wesentlichen mittleren Punkt des Stoßstangenbügels 1 über gleiche Distanzen in entgegen gesetzte Richtungen erstreckt.
Als Alternative kann sich das Verstärkungselement über die gesamte Länge des Stoßstangenbügels erstrecken. In einer anderen alternativen Form können mehrere Verstärkungselementsegmente kontinuierlich oder teilweise an dem Stoßstangenbügel befestigt sein.
In der Stoßstangenverstärkung 4, die in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist eine hintere (rückseitige) Oberfläche 6 des Stoßstangenbügels 1, der eine Struktur mit geschlossenem Querschnitt aufweist, die mit einem einzigen integralen Rillenabschnitt 5 durch Biegen eines einzigen Rohlings versehen ist, mit einem Fahrzeuggestell 7 verbunden (das durch strichdoppelpunktierte Linien in Fig. 1 dargestellt ist). Das Verstärkungselement 3 ist an der Stoßstangenverstärkung 4 an ihrer Vorderfläche 8, fern dem Fahrzeuggestell 7, befestigt. Die Stoßstange besteht aus der Stoßstangenverstärkung 4 und einer Stoßstangenabdeckung 9, welche die Stoßstangenverstärkung 4 verbirgt, und nimmt eine Aufprallkraft F, die auf das Fahrzeug über die Stoßstangenabdeckung 9 hinaus ausgeübt wird, durch plastisches Verformen des Verstärkungselementes 3 oder des Stoßstangenbügels 1 auf.
Das Verstärkungselement 3 hat einen konkaven Abschnitt 2 mit im Wesentlichen C-förmigem Querschnitt, der sich von einer flachen Vorderfläche 10 in eine Aufprallausübungsrichtung (zu der Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels 1) erstreckt, und ein Paar Stützschenkel 13, 13, die sich von symmetrischen Seitenkanten der Vorderfläche 10 zu oberen und unteren Oberflächen 11, 12 des Stoßstangenbügels 1 parallel zu der Aufprallausübungsrichtung erstrecken, so dass sie durch Überlappen mit den oberen und unteren Oberflächen 11, 12 des Stoßstangenbügels 1 verbunden sind, wobei diese Oberflächen parallel zu der Aufprallausübungsrichtung liegen. Der Stoßstangenbügel 1 hat eine Struktur mit geschlossenem Querschnitt, die durch Biegen eines einzigen Plattenrohlings bereitgestellt wird, so dass die symmetrischen Seitenkanten an der Vorderseite des Stoßstangenbügels 1 miteinander verbunden sind. Diese geschlossene Struktur ist mit einem Rillenabschnitt 5 versehen, der eine Oberfläche 14 an einem Abschnitt hat, wo die symmetrischen Seitenkanten miteinander verbunden sind, wobei die Oberfläche 14 des Rillenabschnittes 5 integral mit der Vorderfläche 8 durch schräge Seitenwände 15, 15 des Rillenabschnittes 5 verbunden sind. Das Verstärkungselement 3 wird an dem Stoßstangenbügel 1 befestigt, indem die Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes 2 mit im Wesentlichen C-förmigem Querschnitt gegen die Oberfläche 14 des Rillenabschnitt 5 gepresst und mit dieser (z. B. durch Punktschweißen) verbunden wird. Als Alternative kann das Verstärkungselement 3 mehrere konkave Abschnitte 2, 2, haben, wie in Fig. 4 dargestellt ist. In diesem Fall hat der Stoßstangenbügel 1 vorzugsweise mehrere Rillenabschnitte 5, 5, deren Anzahl gleich oder höher der Anzahl konkaver Abschnitte 2, 2 des Verstärkungselementes 3 ist (kann einen oder mehrere Rillenabschnitte aufweisen, die nicht den konkaven Abschnitten entsprechen).
In der Stoßstangenverstärkung 4 der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, sind die Vorderfläche 10 des Verstärkungselementes, die Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes, die Rillenoberfläche 14 des Stoßstangenbügels, und die Vorderseite oder Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels im Wesentlichen parallel zueinander. Die Aufprallkraft F, die auf die Stoßstangenverstärkung 4 an deren Vorderseite ausgeübt wird, wie in Fig. 5 dargestellt (die Stoßstangenabdeckung ist in der Figur nicht dargestellt), presst zunächst ein Paar konvexer (im Querschnitt) Abschnitte 17, 17 des Verstärkungselementes 3, zwischen welchen der konkave Abschnitt 2 liegt, zu der Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels und schiebt dann die Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes 2, die mit dem Abschnitt verbunden ist, in dem die Aufprallkraft F ausgeübt wird, zu dem Stoßstangenbügel 1, wodurch die Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels entsprechend dem Ausmaß der Verschiebung der Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes 3 plastisch verformt wird.
Während dieser plastischen Verformung, wie in Fig. 6 dargestellt, biegt sich die Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels über einen weiten Bereich, der sich in Längsrichtung des Stoßstangenbügels 1 erstreckt. Insbesondere da die Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels eine erhöhte Steifigkeit durch den Rillenabschnitt 5 aufweist, erfährt die Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels nicht nur eine örtliche Verformung (Biegung), sondern auch eine plastische Verformung über einen weiten Bereich, da Abschnitte um die Vorderfläche 8 von dem Abschnitt, der von der Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes abgeschoben wird, gezogen werden. Wenn im Wesentlichen konvexe Querschnittsabschnitte 17 des Verstärkungselementes 3 zusammengepresst werden, werden die oberen und unteren Oberflächen 11, 12 des Stoßstangenbügels 1 nach innen gekrümmt, als ob sie von den Stützschenkeln 13, 13 des Verstärkungselementes gezogen würden, und der Neigungswinkel der schrägen Wände 15, 15, die teilweise den Rillenabschnitt 5 des Stoßstangenbügels 1 definieren, wird in Bezug auf die vertikale Linie steil, während die Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes eine Presskraft ausübt. Diese Verschiebungen als plastische Verformung in verschiedenen Abschnitten um die Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels tragen auf zur Aufprallaufnahme bei.
In Übereinstimmung mit der Vergrößerung der Verformungsfläche in der Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels, wie zuvor beschrieben, zeigt eine Graphik in Fig. 7, die das Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Verschiebung der Vorderfläche 8 und der Last (= Aufprallkraft F), die notwendig ist, um eine Verschiebung in diesem Ausmaß zu verursachen, darstellt, dass die Last, die notwendig ist, um eine Verschiebung der Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes, die gleich der Verschiebung der Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels ist, im Wesentlichen konstant wird. Eine Gleichheit der Verschiebungen zwischen der Bodenfläche 16 und der Vorderfläche 8 wird durch die Struktur bewirkt, welche die Bodenfläche 16 des konkaven Abschnittes mit der Oberfläche 14 des Rillenabschnittes verbindet, der sich in Fortsetzung zu der Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels erstreckt. Da das Ausmaß der Aufprallaufnahme gleich der Fläche des schraffierten Bereichs in der Graphik von Fig. 7 ist, kann die Stoßstangenverstärkung 4 der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung der Aufnahme der Aufprallkraft F erreicht werden, was aus dem Vergleich mit der schraffierten Fläche in einer Graphik von Fig. 13 hervorgeht, welche die Aufnahme der herkömmlichen Stoßstangenverstärkung beschreibt, wie auch mit der Fläche, die durch eine gestrichelte Linie in Fig. 7 dargestellt ist.
Die Aufprallaufnahmeleistung der Stoßstangenverstärkung 4 kann einfach durch Ändern der Struktur des Verstärkungselementes 3 und/oder der Struktur des Stoßstangenbügels 1 eingestellt werden. Zum Beispiel können durch Verwendung eines modifizierten Stoßstangenbügels 18 mit einer Struktur mit offener Querschnittsform, wie in Fig. 8 dargestellt, die durch Biegen symmetrischer Seitenkanten eines einzigen Plattenrohlings in der Art, dass sie sich zueinander erstrecken und, mit einem Spalt dazwischen, einander gerade nicht berühren, erhalten wird, die oberen und unteren Oberflächen 11, 12 des modifizierten Stoßstangenbügels 18 im Vergleich zu dem Stoßstangenbügel 1 von Fig. 2 mit einem erhöhten Freiheitsmaß verschoben werden, so dass die plastische Verformung der Vorderfläche 8 leicht beim Zusammenpressen des Verstärkungselementes 3 erfolgen kann, wodurch das Ausmaß der Aufprallaufnahme der Stoßstangenverstärkung 4 verringert wird. In einer anderen alternativen Form, unter Verwendung eines modifizierten Stoßstangenbügels 21 mit einer Struktur mit geschlossener Querschnittsform, wie in Fig. 9 dargestellt, die durch Falten einer Seitenkante eines einzigen Plattenrohlings nach innen erhalten wird, wobei die andere Seitenkante den nach innen gefalteten Kantenabschnitt 19 mit der einen Seitenkante verbindet, die in einer Verstärkungsrippe 20 endet, welche mit einer Innenfläche der gebogenen Platte diametral verbunden ist, begrenzt die Verstärkungsrippe 20 das Ausmaß der plastischen Verformung der Vorderfläche 8 des Stoßstangenbügels beim Zusammenpressen des Verstärkungselementes 3, wodurch das Ausmaß der Aufprallaufnahme der Stoßstangenverstärkung 4 erhöht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie zuvor beschrieben wurde, soll eine Stoßstangenverstärkung bereitgestellt werden, die eine ausgezeichnete Aufprallaufnahmeleistung mit der Zuverlässigkeit einer Sicherheitseinrichtung aufweist. Ferner kann durch die einfache Herstellung ohne spezielle Elemente die Stoßstangenverstärkung der vorliegenden Erfindung auch eine hohe Kostenleistung für die Herstellung bieten, ohne die Materialien und/oder Fabrikseinrichtungen zu ändern.

Claims

1. Stoßstangenverstärkung, die an einer Vorderseite oder einer Rückseite eines Fahrzeuggestells als Widerstandselement angebracht ist, umfassend:
einen Stoßstangenbügel, der von dem Fahrzeuggestell getragen wird, und
ein Verstärkungselement, das an dem Stoßstangenbügel an einer Vorderseite desselben befestigt ist, die sich in Bezug auf eine Aufprallausübungsrichtung stromaufwärts befindet, wobei:
das Verstärkungselement einen konkaven Abschnitt mit einem im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist, der in eine stromabwärtige Richtung, umgekehrt zu der Aufprallausübungsrichtung, ragt,
der Stoßstangenbügel an der Vorderfläche, an der das Verstärkungselement befestigt ist, einen Rillenabschnitt aufweist, der sich in Längsrichtung des Stoßstangenbügels erstreckt, und
eine Bodenfläche des konkaven Abschnittes des Verstärkungselementes mit einer Oberfläche des Rillenabschnittes des Stoßstangenbügels in Eingriff steht.

2. Stoßstangenverstärkung gemäß Anspruch 1, wobei das Verstärkungselement ein Paar von Stützschenkeln aufweist, die sich von Kanten des konkaven Abschnittes mit C-förmigem Querschnitt zu dem Stoßstangenbügel parallel zu der Aufprallausübungsrichtung erstrecken, so dass sie durch Überlappen mit entsprechenden Seitenflächen des Stoßstangenbügels verbunden sind, wobei die Seitenflächen parallel zu der Aufprallausübungsrichtung liegen.

3. Stoßstangenverstärkung gemäß Anspruch 1, wobei der Stoßstangenbügel eine Struktur mit geschlossener Querschnittsform aufweist, die durch Biegen eines einzelnen Plattenrohlings in derartiger Weise erhalten wird, dass symmetrische Seitenkanten des einzelnen Plattenrohlings miteinander verbunden sind.

4. Stoßstangenverstärkung gemäß Anspruch 1, wobei der Stoßstangenbügel eine Struktur mit offener Querschnittsform aufweist, die durch Biegen eines einzelnen Plattenrohlings in derartiger Weise erhalten wird, dass symmetrische Seitenkanten des einzelnen Plattenrohlings einander gegenüberliegen.

5. Stoßstangenverstärkung gemäß Anspruch 3, wobei der Stoßstangenbügel eine Doppelrohrstruktur mit geschlossener Querschnittsform aufweist, die durch Biegen eines einzelnen Plattenrohlings in derartiger Weise erhalten wird, dass eine von symmetrischen Seitenkanten des einzelnen Plattenrohlings nach innen gefaltet wird, während die andere Seitenkante des einzelnen Plattenrohlings mit einem nach innen gefalteten Kantenabschnitt verbunden wird, und dass die gefaltete Seitenkante des einzelnen Plattenrohlings in einer Verstärkungsrippe endet, welche mit einer Innenfläche der gebogenen Platte diametral verbunden ist.