DE19942059A1 - Stoßfängeranordnung an einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung (1) an einem Kraftfahrzeug mit einem Stoßfängerquerträger (2), der beidseitig über je ein in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtetes Deformationselement (3, 4) als Typschadenelement mit je einem Längsträger (5, 6) einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Erfindungsgemäß ist das Deformationselement (3, 4) mit einem ersten Deformationselementende (7, 8) mit dem Stoßfängerquerträger (2) starr verbunden und ist das Deformationselement (3, 4) mit einem zweiten Deformationselementende (9, 10) mittels eines um eine Hochachse (13, 14) schwenkbaren Schwenklagers (11, 12) an einem freien Längsträgerende (15, 16) schwenkbar und momentenfrei angelenkt. Dadurch wird erreicht, daß die Stoßfängeranordnung (1) im normalen Fahrbetrieb einen starren und steifen Aufbau bildet und bei einem Fahrzeugaufprall das Deformationselement (3, 4) mittels des Schwenklagers (11, 12) ohne Drehmomentübertragung auf den Längsträger (5, 6) in der Fahrzeughorizontalebene verschwenkbar ist. Damit wird wiederum erreicht, daß die Längsträger (5, 6) bei einem Fahrzeugaufprall auf deren gesamten Umfang gleichmäßig belastet werden können, ohne dabei örtlich einzuknicken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßfängeranordnung an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine vorbekannte, gattungsgemäße Stoßfängeranordnung an einem Kraft­ fahrzeug umfaßt einen Stoßfängerquerträger, der beidseitig über je ein in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtetes Deformationselement als Typschadenelement mit je einem Längsträger einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Konkret ist hier, wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ein Deformationselementende starr mittels einer Flanschplatte am freien Längsträgerende des Längsträgers über beabstandete Schrauben ange­ schraubt.

Durch diese starre Anbindung des Deformationselementes am Längsträger wird bei einem Fahrzeugaufprall mit einer Längskraft- und einer Quer­ kraftkomponente am Anbindungspunkt des Deformationselementes am Längsträger ein durch die Querkraftkomponente bewirktes Drehmoment erzeugt. Dadurch kann es bei einem solchen Fahrzeugaufprall nahe des Anbindungspunktes zu einem örtlichen Ausknicken des Längsträgers kommen, wobei die Tragstruktur des Fahrzeugs beschädigt wird mit der Folge eines ungünstig hohen Reparaturaufwands.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stoßfängeranordnung an einem Kraft­ fahrzeug zur Verfügung zu stellen, mit der bei einem Fahrzeugaufprall mit Längs- und Querkraftkomponenten die Gefahr einer Beschädigung der Tragstruktur erheblich reduziert wird und die gewichtsgünstig und preis­ wert aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist das Deformationselement mit einem ersten Defor­ mationselementende mit dem Stoßfängerquerträger starr verbunden und mit einem zweiten Deformationselementende mittels eines um eine Hoch­ achse schwenkbaren Schwenklagers an einem freien Längsträgerende schwenkbar und momentenfrei angelenkt.

Mit einem derartigen Aufbau wird erreicht, daß auf den Längsträger bei einem Fahrzeugaufprall durch eine Querkraftkomponente kein Drehmo­ ment übertragen wird, da dann das Deformationselement mitsamt dem ggf. einknickenden Stoßfängerquerträger um das Schwenklager in etwa in der Fahrzeughorizontalebene verschwenkt wird. Ein örtliches Einknicken des Längsträgers wird dadurch verhindert. Damit kann der Längsträger in Fahrzeuglängsrichtung mehr Kraft aufnehmen, ohne bei einem leich­ ten Aufprall mit nur einer Typschadenelement-Deformation beschädigt zu werden. Ein Längsträger kann somit insgesamt gewichtsgünstig und damit auch preiswert aufgebaut werden.

Ferner ist mit einem derartigen Aufbau einer Stoßfängeranordnung bei einer Aufprallsituation eine Steifigkeit der Stoßfängeranordnung nach oben und nach unten gegeben, da ein Verschwenken nur um die Hochachse als Schwenklagerachse möglich ist. Im normalen Fahrbetrieb bildet die Stoß­ fängeranordnung einen insgesamt steifen Aufbau, da die Deformationsele­ mente am Stoßfängerquerträger starr angebunden sind, so daß ohne Zwangskräfte kein Verschwenken um die Hochachsen der Schwenklager möglich ist.

Die erfindungsgemäße Stoßfängeranordnung kann ferner grundsätzlich sowohl für einen frontseitigen als auch für einen heckseitigen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.

Prinzipiell ist es möglich, daß das Deformationselement und der Stoßfän­ gerquerträger als separate Bauteile ausgebildet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist nach Anspruch 2 jedoch das Deformationselement in den Stoßfängerquerträger integriert, d. h. Bestandteil des Stoßfängerquer­ trägers. Mit einer derartigen integralen Anordnung des Deformationsele­ ments in den Stoßfängerquerträger kann der Montageaufwand insgesamt verringert werden.

Das Schwenklager kann grundsätzlich in jeder geeigneten Art und Weise ausgebildet sein, solange nur über eine Gelenkanordnung eine schwenk­ bare Anbindung des Deformationselements am freien Längsträgerende hergestellt wird. In einer nach Anspruch 3 bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Schwenklager einen am freien Längsträgerende gehaltenen Schwenklagerbolzen, über den das Deformationselement um die Hochach­ se schwenkbar am freien Längsträgerende angelenkt ist. Ein derartiges Schwenklager ist einfach und kostengünstig herzustellen.

Bevorzugt ist das Schwenklager dabei gemäß Anspruch 4 an einer mit dem freien Längsträgerende verbindbaren Abschlußplatte angeordnet. Die Ver­ bindung zwischen dieser Halteplatte und dem Längsträgerende findet dabei vorzugsweise durch Verschrauben, Verschweißen, etc. statt. Alternativ kann das Schwenklager aber auch unmittelbar, d. h. ohne Abschlußplatte, am freien Längsträgerende angeordnet sein.

Grundsätzlich ist das Deformationselement bei der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung so ausgebildet, daß bei einer Krafteinleitung die Be­ wegungsenergie in Verformungsarbeit umgesetzt wird. So kann das De­ formationselement beispielsweise in Form eines Faltenbeulrohrs oder eines Stülprohrs ausgebildet sein, die bei einem Fahrzeugaufprall verkürzt und zur Energieabsorption zusammengefaltet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Deformationselement als Typschadenelement nach Anspruch 5 jedoch bei einem Fahrzeugaufprall relativ zum Längsträ­ ger verschiebbar, vorzugsweise in den Längsträger einschiebbar, wobei das Deformationselement zur Absorption der Bewegungsenergie mittels einer Verformungseinrichtung zerteilt und aufgepflügt wird. Ein derartiges De­ formationselement weist auch bei verschiedenen Aufprallsituationen gute Energieabsorptionseigenschaften auf. Insbesondere wird mit einem derarti­ gen Aufbau des Deformationselements eine Energieabsorption derart opti­ miert, daß eine ideale Kennung mit einem annähernd rechtwinkligen Kraft-Weg-Verlauf erreicht wird. Eine derartige ideale Kennung bewirkt, daß keine unkontrollierbaren Verformungen durch Kraftspitzen auftreten kön­ nen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist nach Anspruch 6 die Verfor­ mungseinrichtung ein Querbolzen mit einer vorzugsweise keilförmigen Schneide, die in etwa in Deformationselementlängsrichtung ausgerichtet ist. Mit einer derartigen Verformungseinrichtung wird vorteilhaft erreicht, daß das Deformationselement bereits gleich zu Beginn eines Aufpralls ein­ geschnitten wird. Dies ist auch dann der Fall, wenn die in Fahrzeuglängs­ richtung wirkende Längskraftkomponente kleiner ist als eine quer zur Fahrzeuglängsachse wirkende Querkraftkomponente, so daß hier eine ge­ richtete Verformung des Deformationselementes möglich wird.

Nach Anspruch 7 ist der Querbolzen ein Schwenklagerbolzen des Schwenk­ lagers. Vorteilhaft dient somit der Schwenklagerbolzen hier in einer Dop­ pelfunktion sowohl zur Lagerung des Deformationselementes als auch zur Absorption von Bewegungsenergie.

In einer konkreten, bevorzugten Ausführungsform sind nach Anspruch 8 die in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Deformationselemen­ te leicht winklig zur Fahrzeugaußenseite hin geneigt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Deformationselemente z. B. in etwa um einen Winkel von 7° zur Fahrzeugaußenseite hin geneigt. Damit erge­ ben sich besonders günstige Krafteinleitungsverhältnisse bei einer Stoß­ fängeranordnung.

In einer weiteren konkreten Ausführungsform ist nach Anspruch 9 an der Stoßfängeranordnung eine Abschleppvorrichtung angeordnet. Diese Ab­ schleppvorrichtung ist bevorzugt im Bereich wenigstens eines der ersten Deformationselementenden angeordnet, z. B. auf der Fahrerseite. Nach Anspruch 10 umfaßt die Abschleppvorrichtung eine Abschleppöse, die im Bedarfsfall in eine Abschlepposition bringbar ist. Grundsätzlich ist es möglich, daß die Abschleppöse ausgeklappt oder auf eine sonst geeignete Weise in die Abschlepposition gebracht wird. In einer bevorzugten Aus­ führungsform wird die Abschleppöse jedoch aus einem Gehäuse herausge­ schraubt, so daß in der Gebrauchsposition in vorteilhafter Weise eine Selbsthemmung gegeben ist. Zudem ist eine derartige schraubbare Anord­ nung einfach zu bedienen.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Stoßfän­ geranordnung und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Stoßfängeranordnung gemäß dem Stand der Technik.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Draufsicht auf eine Stoßfängeranordnung 1 an einem Kraftfahrzeug dargestellt. Die Stoßfängeranordnung 1 kann da­ bei entweder an einer Frontseite und/oder einer Heckseite eines Fahrzeugs angeordnet sein.

Wie dies der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, umfaßt die Stoßfängeranord­ nung 1 einen Stoßfängerquerträger 2, der beidseitig über je ein in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtetes Deformationselement 3, 4 in der Art eines Typschadenelements mit je einem vorderen Längsträger 5, 6 einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist.

Die Deformationselemente 3, 4 sind jeweils mit einem ersten Deforma­ tionselementende 7, 8 mit dem Stoßfängerquerträger 2 starr verbunden. Desweiteren sind die Deformationselemente 3, 4 über je ein Schwenklager 11, 12 um eine Hochachse 13, 14 schwenkbar und momentenfrei an einem freien Längsträgerende 15, 16 angelenkt. Die Hochachse 13, 14 der Schwenklager 11, 12 verläuft dabei in etwa senkrecht zu einer Fahrzeug­ horizontalebene, so daß eine Verschwenkung der Stoßfängeranordnung 1 bei einem Fahrzeugaufprall in dieser Fahrzeughorizontalebene möglich ist. Im Normalbetrieb dagegen bildet die Stoßfängeranordnung 1 einen starren und steifen Aufbau, insbesondere durch die starre Anbindung der ersten Deformationselementenden 7, 8 am Stoßfängerquerträger 2.

Die Schwenklager 11, 12 sind dabei jeweils an einer mit dem freien Längs­ trägerende 15, 16 verbundenen Abschlußplatte 17, 18 angeordnet. Die Ab­ schlußplatte 17, 18 ist dabei mit dem jeweiligen Längsträger 5, 6 z. B. über eine Schraubverbindung oder eine Schweißverbindung oder sonstige Ver­ bindungsmöglichkeiten verbunden.

Wie dies der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, umfaßt das Schwenklager 11, 12 jeweils einen Schwenklagerbolzen 19, 20, über den die schwenkbare Anlenkung der Deformationselemente 3, 4 an den freien Längsträgerenden 15, 16 hergestellt ist.

Wie dies in der Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist, sind die Schwenklagerbolzen 19, 20 jeweils mit einer keilförmigen Schneide 21, 22 ausgebildet.

Wie dies aus der Fig. 1 weiter ersichtlich ist, sind die in etwa in Fahrzeug­ längsrichtung ausgerichteten Deformationselemente 3, 4 in etwa um einen Winkel von 7° zur Fahrzeugaußenseite hin leicht geneigt.

Ferner ist im Bereich des ersten Deformationselementendes 7 des Deforma­ tionselementes 3 eine Abschleppvorrichtung 23 vorgesehen. Diese Ab­ schleppvorrichtung 23 umfaßt eine Abschleppöse 24, die in der in der Fig. 1 schematisch eingezeichneten Gebrauchsposition aus einem Gehäuse 25 über ein Gewinde herausgeschraubt ist.

In der Fig. 2 ist eine Stoßfängeranordnung 26 gemäß dem Stand der Tech­ nik dargestellt, bei der die Deformationselemente 27, 28 mit einem zweiten Deformationselementende 29, 30 jeweils starr mit einem freien Längsträ­ gerende 31, 32 eines Längsträgers 33, 34 verbunden sind.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung 1 werden im folgenden anhand eines Vergleichs der Stoßfängeranordnung 1 mit der Stoßfängeranordnung 26 des Standes der Technik näher erläutert:
Wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist, tritt durch die starre Anbindung des Deformationselementes 27, 28 am freien Längsträgerende 31, 32 im Falle eines Aufpralls auf der Fahrerseite mit einer Querkraftkomponente Q und einer Längskraftkomponente F am Anbindungspunkt des Deformations­ elementes 27 am freien Längsträgerende 31 ein durch die Querkraftkom­ ponente Q bedingtes Drehmoment M auf. Dieses Drehmoment M bewirkt eine an der Längsträgerinnenseite des Längsträgers 31 angreifende Längs­ kraft, wie sie in der Fig. 2 schematisch durch die Kraftpfeile dargestellt ist, die zum örtlichen Einknicken des Längsträgers 31 an der Längsträgerin­ nenseite führen kann, was in der Fig. 2 strichliert dargestellt ist.

Wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, werden bei der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung 1 bei dem selben Aufprall auf der Fahrerseite durch die schwenkbare Anlenkung der Deformationselemente 3, 4 am freien Längsträgerende 15, 16 keine Momente in die Längsträger 5, 6 übertragen, da, wie dies in der Fig. 1 strichliert eingezeichnet ist, das Deformations­ element 3 um das Schwenklager 11 in der Fahrzeughorizontalebene ver­ schwenkt wird. Dieses Verschwenken um die Schwenklager 11, 12 wird durch die Querkraftkomponente Q bewirkt, wobei die Längsträger 5, 6 le­ diglich durch die Längskraftkomponente F belastet werden. Dadurch, daß die Querkraftkomponente Q keine durch ein Drehmoment bedingten Kräfte an der Längsträgerinnenseite aufbauen kann, wird somit erreicht, daß die Längsträger 5, 6 auf ihren gesamten Umfang gleichmäßig belastet werden. Dadurch wird ein örtliches Einknicken vermieden. Gleichzeitig wird damit erreicht, daß die Längsträger 5, 6 bei einem Fahrzeugaufprall in Fahrzeug­ längsrichtung mehr Kraft aufnehmen können.

Mit der erfindungsgemäßen Stoßfängeranordnung 1 wird zudem eine Ener­ gieabsorption dadurch vorgenommen, daß das Deformationselement 3 bei einem Fahrzeugaufprall mit Längskraft- und Querkraftkomponenten durch die Abschlußplatte 17 hindurch in den Längsträger 5, der als Hohlprofil ausgebildet ist, eingeschoben wird. Während dieses Einschiebens des De­ formationselementes 3 in den Längsträger 5 wird zur Absorption von Be­ wegungsenergie das Deformationselement 3 mittels der keilförmigen Schneide 21 des Schwenklagerbolzens 19 zerteilt und aufgepflügt. Dies ist in der Darstellung der Fig. 1 schematisch und strichliert dargestellt.

Claims (10)

1. Stoßfängeranordnung an einem Kraftfahrzeug, mit einem Stoßfängerquerträger, der beidseitig über je ein in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtetes Deformationselement als Typ­ schadenelement mit je einem Längsträger einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Deformationselement (3, 4) mit einem ersten Deformations­ elementende (7, 8) mit dem Stoßfängerquerträger (2) starr verbunden ist, und
daß das Deformationselement (3, 4) mit einem zweiten Deformations­ elementende (9, 10) mittels eines um eine Hochachse (13, 14) schwenk­ baren Schwenklagers (11, 12) an einem freien Längsträgerende (15, 16) schwenkbar und momentenfrei angelenkt ist.

2. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (3, 4) in den Stoßfängerquerträger (2) inte­ griert ist.

3. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schwenklager (11, 12) einen am freien Längs­ trägerende (15, 16) gehaltenen Schwenklagerbolzen (19, 20) umfaßt, über den das Deformationselement (3, 4) am freien Längsträgerende (15, 16) um die Hochachse (13, 14) schwenkbar angelenkt ist.

4. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schwenklager (11, 12) an einer mit dem freien Längsträgerende (15, 16) verbindbaren, vorzugsweise verschraubba­ ren, Abschlußplatte (17, 18) angeordnet ist.

5. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Deformationselement (3, 4) bei einem Fahr­ zeugaufprall relativ zum Längsträger (5, 6) verschiebbar, vorzugsweise in den Längsträger (5, 6) einschiebbar ist, und zur Absorption von Be­ wegungsenergie mittels einer Verformungseinrichtung (19, 20) zerteil­ bar und aufpflügbar ist.

6. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungseinrichtung (19, 20) ein Querbolzen mit einer vor­ zugsweise keilförmigen Schneide (21, 22) ist.

7. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querbolzen ein Schwenklagerbolzen (19, 20) des Schwenklagers (11, 12) ist.

8. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichte­ ten Deformationselemente (3, 4) leicht winklig, vorzugsweise in etwa um einen Winkel von 7°, zur Fahrzeugaußenseite hin geneigt sind.

9. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Stoßfängeranordnung (1), vorzugsweise im Bereich wenigstens eines der ersten Deformationselementenden (7, 8), eine Abschleppvorrichtung (23) angeordnet ist.

10. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschleppvorrichtung (23) eine Abschleppöse (24) umfaßt, die im Bedarfsfall in eine Abschlepposition bringbar ist, vorzugsweise durch Herausschrauben der Abschleppöse (24) aus einem Gehäuse (25).