DE202014104999U1

DE202014104999U1 - V-förmige Stoßstangenverlängerung

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Publication number: DE202014104999U1
Application number: DE202014104999.1U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: RU2662120C2; RU2014142321A; CN204236393U; US8985671B1

Abstract

V-förmige Stoßstangenverlängerung für ein Fahrzeug mit einer Stoßstange, die an einem Crashkörper befestigt ist, wobei die Verlängerung Folgendes umfasst: ein Verlängerungselement, das an der Stoßstange befestigt ist, und ein Stützelement, das sich weg davon erstreckt; wobei das Stützelement in einem spitzen Winkel in Bezug auf den Crashkörper angeordnet ist und eine äußere Kante aufweist, die davon beabstandet und mit dem Crashkörper durch mindestens ein zerbrechliches Halteelement verbunden ist.

Description

Automobilstoßstangen des Standes der Technik sind in der US-Patentschrift Nr. 6,695,368 mit der Bezeichnung „Bumper Mount Forming Corner On End Of Beam“; US-Patentschrift Nr. 8,414,041 mit der Bezeichnung „Automobile Bumper Arrangement and Modular Bumper System“ und der US-Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnr. US 2009/0160204 mit der Bezeichnung „Corner Energy Absorber and Bumper System“ dargestellt.
Bereitgestellt wird eine V-förmige Stoßstangenverlängerung für ein Fahrzeug mit einer Stoßstange, die an einem Paar Crashkörpern befestigt ist. Ein Verlängerungselement ist an der Stoßstange befestigt und ein Stützelement erstreckt sich weg von dem Verlängerungselement. Das Stützelement ist in einem spitzen Winkel in Bezug auf einen Crashkörper angeordnet und weist eine äußere Kante auf, die von dem Crashkörper beabstandet ist. Das Stützelement ist mit dem Crashkörper durch mindestens ein zerbrechliches Halteelement verbunden.
Es zeigen:
1 eine erste perspektivische Ansicht einer Stoßstangenverlängerung;
2 eine zweite perspektivische Ansicht einer Stoßstangenverlängerung, die ein zerbrechliches Halteelement darstellt;
3 eine dritte perspektivische Ansicht, die einen Spalt zwischen einem Stützelement und einem Crashkörper darstellt;
4 eine Draufsicht, die einen Aufprall mit großer Überdeckung mit einem Versatz von 40 % darstellt;
5 eine Draufsicht, die einen Aufprall mit geringer Überdeckung mit einem Versatz von 25 % darstellt;
6 eine schematische Darstellung eines Aufpralls mit großer Überdeckung;
7 eine schematische Darstellung eines Aufpralls mit großer Überdeckung, der ein Stützelement von einem Crashkörper trennt;
8 eine schematische Darstellung eines Aufpralls mit geringer Überdeckung, der ein Stützelement in einen Crashkörper bewegt;
9 eine schematische Darstellung eines Aufpralls mit geringer Überdeckung, der ein Stützelement in einen Crashkörper einrastet.
Man wird verstehen, dass die folgenden offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die in den hierin enthaltenen Patentansprüchen dargelegt ist. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei einige Merkmale übertrieben oder minimiert dargestellt sein können, um Details bestimmter Komponenten aufzuzeigen. Daher sind spezifische hierin offenbarte strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage darüber, wie die Erfindung, die in den hier enthaltenen Ansprüchen beschrieben ist, zu verwenden ist.
Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel stellt eine Stoßstangenverlängerung bereit, die eine verbesserte Leistung in Fahrzeug-Crashszenarien bereitstellt. Die Prüfungsleistung für Fahrzeuge kann durch mehrere unterschiedliche Stellen bestimmt werden, die mehrere unterschiedliche Prüfungen verwalten. Eine solche Stelle ist das US-Versicherungsinstitut Insurance Institute for Highway Safety (IIHS). Eine Prüfung, die vom IIHS verwaltet wird, ist eine Prüfung mit starrem Hindernis und geringer Überdeckung (Small Overlap Rigid Barrier = SORB). Ein andere Prüfstelle ist die US-Verkehrssicherheitsbehörde National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA). Die NHTSA verwaltet eine Prüfung mit vollem Frontalaufprall. Eine dritte Prüfstelle ist die US-Forschungsgemeinschaft für Fahrzeugreparaturen (Research Counsel for Vehicle Repairs).
Zur Erfüllung von Prüfungsanforderungen wurden Crashkörper („crush cans“) zu den Fahrzeugen hinzugefügt. Crashkörper ermöglichen, dass der vordere Abschnitt eines Fahrzeugrahmens in sich zusammenfällt, ohne die Rahmenlängsträger erheblich zu beschädigen. Stoßstangenbaugruppen müssen Aufprallen sowohl mit großer Überdeckung als auch mit geringer Überdeckung Rechnung tragen. Wie hier beschrieben, wird ein großer oder kleiner Aufprall durch eine Prozentangabe gemessen. Ein Aufprall, der direkt 100 % oder 50 % der Stoßstange (von der Fahrzeugmittellinie zu der äußeren Kante des Fahrzeugs) abdeckt, wird als ein Aufprall mit großer Überdeckung eingestuft. Gleichermaßen wird ein Aufprall, der 40 % der Stoßstange (10 % von der Mittellinie zu der äußeren Kante des Fahrzeugs) abdeckt, als ein Aufprall mit großer Überdeckung eingestuft. Im Gegensatz dazu wird ein Aufprall, der 25 % der Stoßstange (25 von der Mittellinie) abdeckt, als ein Aufprall mit geringer Überdeckung eingestuft.
Hier beschrieben ist eine V-förmige Stoßstangenverlängerung, die allen noch so unterschiedlichen Crashanforderungen Rechnung trägt, die Fahrzeuge erfüllen müssen. Die V-förmige Stoßstangenverlängerung weist ein Verlängerungselement und ein Stützelement auf, die in dem Ausführungsbeispiel ungefähr in einem orthogonalen Winkel angeordnet sind. Das Stützelement wird an dem Crashkörper eines Fahrzeugs durch ein zerbrechliches Halteelement gehalten. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Spalt zwischen dem Stützelement und dem Crashkörper vorhanden. In dem Ausführungsbeispiel kann das zerbrechliche Halteelement derart ausgewählt sein, dass Probleme im Zusammenhang mit Geräuschen, Vibrationen und Rauheit (NHV) verringert werden. Die V-förmige Stoßstangenverlängerung ermöglicht, dass die Stoßstange bei Frontalaufprallen mit großer Überdeckung im Vergleich zu Frontalaufprallen mit geringer Überdeckung unterschiedlich funktioniert. Nach einem Aufprall mit großer Überdeckung und ausreichender Kraft zerbricht das zerbrechliche Haltelement und die Stütze trennt sich weiter von dem Crashkörper, sodass der Crashkörper seine Konstruktionsanforderungen voll erfüllen kann. Im Gegensatz dazu prallt nach einem Aufprall mit geringer Überdeckung und ausreichender Kraft das Stützelement auf den Crashkörper auf und faltet sich in das Verlängerungselement derart zusammen, dass eine geeignete Sicherheitsleistung erzielt wird. Durch Abtrennen des Crashkörpers infolge eines Aufpralls mit großer Überdeckung und Aufprallen auf den Crashkörper infolge eines Aufpralls mit geringer Überdeckung stellt die hier beschriebene Stoßstangenbaugruppe zwei unterschiedliche Betriebsmodi bereit und trägt den vielen verschiedenen Prüfungsanforderungen besser Rechnung.
In Bezug auf 1 bis 9, wobei ähnliche Elemente mit ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, ist ein Fahrzeug 10 mit einer V-förmigen Stoßstangenverlängerung dargestellt, die ausgelegt ist, mindestens zwei unterschiedliche Crashmodi – nämlich einen Modus mit großer Überdeckung und einen Modus mit geringer Überdeckung – bereitzustellen. Das Fahrzeug 10 kann eine Limousine, ein Coupé, ein Minivan oder ein beliebiger Fahrzeugtyp sein. Das Fahrzeug 10 kann eine einstückige Konstruktion 20 mit Rahmenlängsträgern 22 sein, die auf gegenüberliegenden Seiten einer Fahrzeugmittellinie 12 angeordnet sind. Das Fahrzeug weist eine Vorderseite 14 und Radmulden 16 auf. Ein Paar identische Crashkörper 23 erstrecken sich von den Rahmenlängsträgern 23 an der Vorderseite des Fahrzeugs 10. Die Crashkörper 23 verformen sich als Reaktion auf einen Frontalaufprall, ohne erhebliche Schäden an den Rahmenlängsträgern 23 zu verursachen.
Eine Stoßstange 24 ist in herkömmlicher Weise an die Crashkörper 23 geschraubt. Die Stoßstange 24 kann von einer beliebigen geeigneten Konstruktion sein, jedoch ist sie in dem Ausführungsbeispiel aus einer Stahlkonstruktion und weist Stoßstangenrippen 26 auf. Die Stoßstange 24 weist ein erstes und ein zweites Ende 28 bzw. 29 auf. Das Ausführungsbeispiel stellt eine V-förmige Stoßstangenverlängerung 30 an jedem des ersten Endes 28 und des zweiten Endes 29 bereit. Da die V-förmige Stoßstangenverlängerung 30 sowohl an dem ersten Ende 28 als auch an dem zweiten Ende 29 identisch ist, wird in der restlichen Spezifikation nur eine einzige Stoßstangenverlängerung beschrieben.
Eine V-förmige Stoßstangenverlängerung ist aus zwei Verbindungsteilen gefertigt, die ein Verlängerungselement 32 und ein Stützelement 33 aufweisen. Das Stützelement 33 weist eine Kante 34 auf, die von dem Crashkörper 23 durch einen Spalt 33A getrennt ist. Das Stützelement 33 und das Verlängerungselement 32 sind voneinander in einem Winkel Θ abgewinkelt, der in dem Ausführungsbeispiel ungefähr 90 Grad beträgt. Der Winkel Θ kann im Bereich von ungefähr 45 bis 135 Grad liegen. Das Stützelement 33 ist in Bezug auf den Crashkörper 23 in einem spitzen Winkel α angeordnet, der in dem Ausführungsbeispiel ungefähr 51,5 Grad beträgt. Der Winkel α kann im Bereich von ungefähr 30 bis 90 Grad liegen.
In dem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 33 an dem Crashkörper 23 durch ein Paar zerbrechliche Halteelemente 40 und 42 befestigt. Die zerbrechlichen Halteelemente 40 und 42 können in dem Ausführungsbeispiel aus Kunststoff sein, aber können aus anderen Materialien hergestellt sein, solange die zerbrechlichen Halteelemente 40 und 42 wie unten beschrieben funktionieren. Die zerbrechlichen Halteelemente 40 und 42 sind an einem Umfang des Crashkörpers 23 angeordnet, wie in 2 dargestellt. Die zerbrechlichen Halteelemente 40 und 42 können in Laschen 41 eingreifen, die auf der Stütze 33 angeordnet sind.
Der Fall eines Aufpralls mit großer Überdeckung ist in 4, 6 und 7 dargestellt. Der Aufprall mit großer Überdeckung wie in 4 dargestellt ist eine Bedingung von 40 % (auch als ein Versatz von 40 % bezeichnet), was bedeutet, dass der Aufprall 10 % von der Fahrzeugmittellinie 12 versetzt ist. Man wird verstehen, dass ein voller Frontalaufprall von 100 % ebenfalls als eine große Überdeckungsbedingung betrachtet würde. Nach einem Aufprall mit großer Überdeckung wird auf die Stoßstange ein längs verlaufender Kraftvektor 62 ausgeübt. Dabei zerbrechen die zerbrechlichen Halteelemente 40, 42 und das Stützelement bewegt sich um einen Abstand 35 wie in 7 dargestellt weg von dem Crashkörper 23. Mit anderen Worten wird der Abstand, der zwischen dem Stützelement 33 und dem Crashkörper 23 vorhanden ist, erhöht. Die Länge des Stützelements 33 wird für jede Anwendung derart gewählt, dass, wenn die zerbrechlichen Halteelemente 40, 42 zerbrechen oder anderweitig aus dem Stützelement 33 gelöst werden und sich das Stützelement 33 herauslöst, das Stützelement 33 nicht auf eine größere und steifere Struktur auftrifft, die als nicht einschränkendes Beispiel eine Fahrzeugradmulde 16 sein kann. Wenn sich das Stützelement 33 weiter mit dem Crashkörper 23 herauslöst, dann wird der Crashkörper in seinem normalen Modus betrieben. Einige Prüfungen stellen Aufprallgeschwindigkeiten von 40 MPH bereit. Daher können die zerbrechlichen Halteelemente bei einem Aufprall mit großer Überdeckung bei 40 MPH oder mehr zerbrechen, sodass sich das Stützelement 33 weg von dem Crashkörper abtrennen kann.
Ein Aufprall mit geringer Überdeckung ist in 5, 8 und 9 dargestellt. Die Aufprallbedingung mit geringer Überdeckung, die in 5 dargestellt ist, ist eine Überdeckungsbedingung von 25 %. Wie bei einer Überdeckung von 25 % dargestellt, wird ein im Wesentlichen lateraler Kraftvektor 64 auf die V-förmige Verlängerung 30 durch das Stützelement 33 ausgeübt. Der laterale Kraftvektor 64 treibt das Stützelement 33 in den Crashkörper. Genauer verbiegt sich das V-förmige Element 30 in dem Ausführungsbeispiel nach eine Aufprall mit geringer Überdeckung mit dem Crashkörper und die Stützkante 34 wird durch einen Längsträger 36 oder ein anderes Erfassungsmerkmal derart erfasst, dass sich das V-förmige Element 30 zusammen mit dem Crashkörper 23 bewegt und zusammenfällt. Das Erfassungsmerkmal in den Ausführungsbeispielen kann ein Loch auf dem Längsträger 36 sein, um die Kante 34 zu blockieren, oder eine kleine Stufe auf dem Längsträger 36, die gerade hoch genug ausgeführt ist, um die Kante 34 bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung zu blockieren. Das Erfassungsmerkmal kann auch selbsteinrastend sein. Bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung ist der Längsträger 36 derart ausgeführt, dass er an der Position verformt wird, sodass seine Form die wesentliche Bewegung der Kante 34 blockiert. Indem das Stützelement in den Crashkörper durch den Längsträger 36 einrastet, wird der Stoßstange für einen Aufprall mit geringer Überdeckung zusätzliche Steifigkeit bereitgestellt. In einem Ausführungsbeispiel ist der Längsträger 23A derart konfiguriert, dass er nach einem Aufprall von 40 MPH an dem Crashkörper 33 einrastet.
Man wird dementsprechend verstehen, dass die obige Beschreibung rein illustrativ und nicht einschränkend sein soll. Durch Lesen der obigen Beschreibung werden neben den bereitgestellten Beispielen viele Ausführungsformen und Anwendungen ersichtlich. Der Schutzumfang soll nicht durch die obige Beschreibung festgelegt sein, sondern soll stattdessen durch die beiliegenden Ansprüche zusammen mit allen Äquivalenten festgelegt sein, zu welchen solche Ansprüche berechtigt sind. Es wird davon ausgegangen und beabsichtigt, dass zukünftige Entwicklungen in den hierin erläuterten Technologien stattfinden werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solchen zukünftigen Ausführungsformen integriert sind. Zusammenfassend versteht es sich also, dass die Anmeldung modifiziert und variiert werden kann.
Alle in den Ansprüchen verwendeten Ausdrücke sollen ihre am breitesten gefassten, nachvollziehbaren Konstruktionen und ihre normalen Bedeutungen haben, die für den Fachmann der hierin beschriebenen Technologien verständlich sind, sofern hierin nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben wird. Genauer soll sich die Verwendung der Singularartikel „einer“, „eine“, „ein“, „der“, „die“, „das“ usw. auf ein oder mehrere der angegebenen Elemente beziehen, sofern nicht ein Anspruch eine ausdrückliche Einschränkung auf das Gegenteil angibt.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird bereitgestellt, damit der Leser die Natur der technischen Offenbarung schnell verstehen kann. Sie wird mit dem Verständnis eingereicht, dass sie nicht benutzt wird, um den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche auszulegen oder einzuschränken. In der vorstehenden ausführlichen Beschreibung ist außerdem zu sehen, dass zur Straffung der Offenbarung verschiedene Merkmale in den Ausführungsformen zusammengefasst wurden. Dieses Offenbarungsverfahren soll jedoch nicht dahingehend interpretiert werden, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern als diejenigen, die ausdrücklich in jedem Anspruch genannt sind. Vielmehr kann der erfinderische Gegenstand, wie die nachfolgenden Ansprüche reflektieren, in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offenbarten Ausführungsform liegen. Daher werden die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch an sich für einen separat beanspruchten Gegenstand steht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6695368 [0001]
US 8414041 [0001]
US 2009/0160204 [0001]

Claims

V-förmige Stoßstangenverlängerung für ein Fahrzeug mit einer Stoßstange, die an einem Crashkörper befestigt ist, wobei die Verlängerung Folgendes umfasst: ein Verlängerungselement, das an der Stoßstange befestigt ist, und ein Stützelement, das sich weg davon erstreckt; wobei das Stützelement in einem spitzen Winkel in Bezug auf den Crashkörper angeordnet ist und eine äußere Kante aufweist, die davon beabstandet und mit dem Crashkörper durch mindestens ein zerbrechliches Halteelement verbunden ist.
Verlängerung nach Anspruch 1, wobei das Stützelement und das Verlängerungselement ungefähr in einem 90-Grad-Winkel zueinander liegen.
Verlängerung nach Anspruch 1, wobei das zerbrechliche Halteelement ferner aus einem Paar Laschen besteht, die an der Kante des Stützelements voneinander beabstandet sind.
Verlängerung nach Anspruch 3, wobei die zerbrechlichen Halteelemente aus Kunststoff hergestellt sind.
Verlängerung nach Anspruch 3, wobei der spitze Winkel 30 bis 90 Grad beträgt.
Verlängerung nach Anspruch 1, wobei der Crashkörper ferner einen Längsträger aufweist, wobei das Stützelement bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung in den Längsträger einrastet.
Verlängerung nach Anspruch 1, wobei das zerbrechliche Halteelement nach einem Aufprall mit großer Überdeckung bei unter 40 MPH nicht zerbricht.
Verlängerung nach Anspruch 1, wobei das zerbrechliche Halteelement nach einem Aufprall mit großer Überdeckung bei über 40 MPH zerbricht und sich das Stützelement weiter von dem Crashkörper abtrennt.
Verlängerung nach Anspruch 1, wobei die Kante der Stütze ihre beabstandete Beziehung von dem Crashkörper nach einem Aufprall mit geringer Überdeckung bei unter 40 MPH beibehält.
Verlängerung nach Anspruch 1, wobei die Kante der Stütze auf den Crashkörper aufprallt und die V-förmige Verlängerung mit dem Crashkörper nach einem Aufprall mit geringer Überdeckung bei über 40 MPH zusammenfällt.
Stoßstangenverlängerung für eine Stoßstange an einem Automobil, wobei das Fahrzeug ein Paar Rahmenlängsträger aufweist, die Crashkörper an einem Ende und eine daran angebrachte Stoßstange aufweisen, wobei die Stoßstange ein erstes Ende aufweist; wobei die Verlängerung Folgendes umfasst: eine V-förmige Stoßstangenverlängerung mit einem Stützelement und einem Verlängerungselement; wobei das Verlängerungselement an dem ersten Ende der Stoßstange starr befestigt ist und das Stützelement gegen den Crashkörper in einem spitzen Winkel derart in Eingriff gebracht ist, dass sich das Stützelement nach einem Aufprall mit im Wesentlichen großer Überdeckung aus dem Crashkörper herauslöst und das Stützelement nach einem Aufprall mit im Wesentlichen geringer Überdeckung in den Crashkörper getrieben wird.
Stoßstangenverlängerung nach Anspruch 11, wobei das Stützelement eine Kante aufweist, die von dem Crashkörper beabstandet ist, und das Stützelement an dem Crashkörper durch ein zerbrechliches Halteelement in Eingriff gebracht ist.
Stoßstangenverlängerung nach Anspruch 12, wobei das zerbrechliche Halteelement ein Paar Laschen umfasst, die sich weg von der Kante des Stützelements erstrecken.
Stoßstangenverlängerung nach Anspruch 13, wobei das zerbrechliche Halteelement nach einem Aufprall mit großer Überdeckung zerbricht und sich die Kante des Stützelements weiter von dem Crashkörper abtrennt.
Stoßstangenverlängerung nach Anspruch 14, wobei die Kante des Stützelements auf den Crashkörper nach einem Aufprall mit geringer Überdeckung aufprallt.
Stoßstangenverlängerung nach Anspruch 13, wobei das Stützelement und das Verlängerungselement ungefähr in einem 90-Grad-Winkel zueinander angeordnet sind.
Stoßstangenbaugruppe nach Anspruch 11, wobei der Crashkörper einen Längsträger aufweist, der das Stützelement nach einem Aufprall mit geringer Überdeckung betriebswirksam erfasst und einrastet.
Stoßstange nach Anspruch 17, wobei die zerbrechlichen Halteelemente aus Kunststoff hergestellt sind.
Stoßstangenverlängerung für ein Fahrzeug mit einer Stoßstange, die an einem Paar Crashkörpern befestigt ist, wobei die Verlängerung Folgendes umfasst: ein Verlängerungselement, das an der Stoßstange befestigt ist und sich davon kollinear erstreckt, und ein Stützelement, das sich von dem Verlängerungselement ungefähr in einem rechten Winkel weg erstreckt; wobei das Stützelement in einem spitzen Winkel in Bezug auf den Crashkörper angeordnet ist und eine äußere Kante aufweist, die von einem der Crashkörper beabstandet und mit dem Crashkörper durch mindestens ein zerbrechliches Halteelement verbunden ist.
Stoßstangenverlängerung nach Anspruch 19, wobei der Crashkörper einen Längsträger aufweist, der ausgelegt ist, das Stützelement nach einem Aufprall mit geringer Überdeckung zu erfassen und einzurasten, sodass das V-förmige Element und der Crashkörper nach einem Aufprall mit geringer Überdeckung zusammenfallen.