DE2904439C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem derartigen bekannten Stoßfänger nach der FR-PS 5 63 958 bestehen die beiden hintereinander angeordneten trägerartigen Biegeelemente aus zwei Blattfedern, deren Querschnitt jeweils über ihre ganze Länge gleichbleibt.

Für diesen Stoßfänger ergibt sich eine sehr unterschied­ liche Verformung und damit Stoßenergieaufnahme für die Fälle zentraler Stöße einerseits und seitlicher Stöße andererseits. Deshalb besteht vor allem bei seitlichen Stößen die Gefahr, daß ein erheblicher Anteil der Stoß­ energie in die eigentliche Fahrzeugstruktur weiterge­ leitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßfänger der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er unabhän­ gig von der Angriffsstelle und der Richtung der Stöße einer möglichst gleichmäßigen Verformung unterliegt und damit eine entsprechende Stoßenergieaufnahme gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausbildung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanpspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen entnehmbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungs­ gemäßen Stoßfängers für Fahrzeuge, wobei Teile des Stoßfängers weggebrochen sind,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Stoßfängers in Draufsicht und

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Änderung des Trägheitsmoments der beiden trägerartigen Biege­ elemente des Stoßfängers über ihre Längsstrec­ kung.

Gemäß Fig. 1 weist ein Stoßfänger 1 zwei trägerartige Bie­ geelemente 2 und 3 auf. Diese erstrecken sich in Fahrzeug­ querrichtung T zwischen zwei Anschlagbereichen B, die im Bereich der Enden der Biegeelemente 2 und 3 liegen. In Fig. 1 ist nur ein Anschlagbereich B sowie jeweils nur eine Längshälfte der Biegeelemente 2 und 3 dargestellt.

Durch einen Schnitt durch die Biegeelemente 2 und 3 läßt sich eine horizontale Mittelebene P definieren, die parallel zur Fahrzeugquerrichtung T durch ie Anschlagbereiche B verläuft.

Die Biegeelemente 2 und 3 sind dazu bestimmt, sich unter Stoß­ einwirkung durchzubiegen, um so zumindest teilweise die Ener­ gie eines Stoßes zu absorbieren, der eine in Fahrzeuglängs­ richtung L verlaufende Komponente aufweist.

Der Stoßfänger 1 ist symmetrisch zur vertikalen Fahrzeuglängs­ mittelebene A ausgebildet. Die beiden Biegeelemente 2 und 3 sind im Bereich ihrer Mittelabschnitte 2 m und 3 m starr mit­ einander verbunden, die im Bereich der vertikalen Fahrzeug­ längsmittelebene A liegen.

Das Trägheitsmoment des ersten Biegeelementes 2 bezüglich parallel zur Fahrzeuglängsrichtung L angreifender Kräfte weist in dem Mittelabschnitt 2 m ein Minimum auf und nimmt beiderseits des Mittelabschnitts 2 m zu den Enden des Biege­ elementes 2 hin auf einen Maximalwert im Bereich eines Zwischenabschnitts S zu, der zwischen dem Mittelabschnitt 2 m und dem jeweiligen Ende dieses Biegeelementes 2 liegt. In Fig. 1 erkennt man lediglich einen Zwischenabschnitt S, da nur eine Hälfte des Biegeelementes 2 dargestellt ist. Der zweite Zwischenabschnitt S liegt symmetrisch zur ver­ tikalen Fahrzeuglängsmittelebene A.

In Fig. 3 sind auf der Ordinate die Trägheitsmomente I der Biegeelemente 2 und 3 in bezug auf Kräfte aufgetragen, die in Fahrzeuglängsrichtung L wirken, während der Abszisse die Fahrzeugquerrichtung T aufgetragen ist.

Die Kurve (2) gibt die Änderungen des Trägheitsmoments des Biegeelementes 2 wieder.

Das zweite Biegeelement 3 weist in seinem Mittelabschnitt 3 m einen Querschnitt mit einem maximalen Trägheitsmoment für in Fahrzeuglängsrichtung L wirkende Kräfte auf. Das Trägheits­ moment des zweiten Biegeelementes 3 vermindert sich beider­ seits des Mittelabschnittes 3 m bis zu den Enden 3 e des zwei­ ten Biegeelements 3 hin.

In Fig. 3 gibt die Kurve (3) den Verlauf des Trägheitsmoments des Biegeelements 3 längs der Fahrzeugquerrichtung T an.

Die Biegeelemente 2 und 3 sind in Fahrzeuglängsrichtung L hintereinander angeordnet. Das erste Biegeelement 2 liegt auf der dem Stoß zugewandten Seite des Stoßfängers 1, so daß es als erstes den Stoß aufnimmt.

Jedes Biegeelement 2 und 3 hat die Form eines Doppel-T-Trägers mit zwei Gurten 2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b, die senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung L verlaufen, also vertikal ausgerichtet sind. Die Gurte 2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b weisen jeweils einen variablen Abstand voneinander auf und sind jeweils durch einen Verbindungssteg 4 bzw. 5 miteinander verbunden, der horizontal ausgerichtet ist.

Die Breite d des Verbindungssteges 4 ist gleich dem Abstand zwischen den Innenseiten der Gurte 2 a und 2 b, während die Breite h des Verbindungssteges 5 gleich dem Abstand zwischen den Innenseiten der Gurte 3 a und 3 b ist.

Die Breite d des Verbindungssteges 4 des ersten Biegeelemen­ tes 2 ist in dem Mittelabschnitt 2 m minimal, ebenso wie an den Enden 2 e dieses Biegeelements 2, und besitzt ihren Maximalwert jeweils in den Zwischenabschnitten S.

Die Breite h des Verbindungssteges 5 des zweiten Biegeele­ mentes 3 ist in dem Mittelabschnitt 3 m maximal und nimmt zu den Enden 3 e des Biegeelementes 3 hin ab.

Die Verbindungstege 4 bzw. 5 sind jeweils in der Mitte der Höhe f bzw. g der Gurte 2 a und 2b bzw. 3 a und 3 b der Biege­ elemente 2 und 3 angeordnet. Diese Höhen f bzw. g sind vor­ zugsweise konstant, ebenso wie die Dicken p bzw. q der Gurte 2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b.

Der Minimalwert für die Breite D des Verbindungssteges 4 ist vorzugsweise Null und wird in dem Mittelabschnitt 2 m und im Bereich der beiden Enden 2 e erreicht. In der gleichen Weise ist der Minimalwert für die Breite h des Verbindungssteges 5 Null im Bereich der Enden 3 e des Biegeelementes 3.

Die einander benachbart liegenden Gurte 2 b und 3 b der Biege­ elemente 2 bzw. 3 sind im Bereich der Mittelabschnitte 2 m und 3 m starr miteinander verbunden. Diese starre Verbindung kann durch jedes geeignete Mittel wie beispielsweise Schweißen oder eine feste Verbindung mittels Bolzen oder anderer Be­ festigungselemente erfolgen.

Die Enden 2 e des ersten Biegeelementes 2 sind an der Karosserie des Fahrzeuges jeweils durch geeignete Mittel (Schweißen, Schraub­ bolzen und dergleichen) befestigt. In der Darstellung ge­ mäß Fig. 1 sind die Enden 2 e jeweils an einem Anschlag 6 befestigt, der seinerseits mit der Karosserie über eine quer zur Fahrzeuglängsrichtung L nach außen versetzte Strebe 7 und einen quer zur Fahrzeuglängsrichtung L nach innen versetzten Träger 8 verbunden sind. Dieser Träger 8 ist am Ende des Fahrzeugrahmens, beispielsweise am Ende eines Längsträgers des Fahrzeugrahmens, befestigt.

Die Enden 3 e des zweiten Biegeelementes 3 sind jeweils in Form eines Gleitschuhes 9 ausgebildet, der eine Zylinder­ mantelfläche mit senkrechter Achse bildet und mit seiner konvexen Seite einer Anschlagfläche 10 zugewandt, d. h. dem Biegeelement 2 abgewandt ist. Die Anschlagfläche 10 wird von einem - in Fahrzeugquerrichtung T betrachtet - inneren Abschnitt des Anschlags 6 gebildet. Die Anschlagfläche 10 wird in Fahr­ zeuglängsrichtung L von dem Träger 8 abgestützt. Sie besitzt eine senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung L verlaufende Basis­ fläche 11. Solange keine Kraft auf den Stoßfänger 1 ausgeübt wird, liegt der Gleitschuh 9 an dieser Basisfläche 11 an.

Diese Basisfläche 11 ist in Fahrzeugrichtung T nach außen hin durch eine geneigte Anlauffläche 12 verlängert, die zum Biegeelement 2 hin gerichtet ist. Diese Anlauffläche 12 kann von der Außenfläche eines Blockes 13 gebildet sein, der starr mit dem Anschlag 6 verbunden ist. Der Gleitschuh 9 kommt zur Anlage an dieser Anlauffläche 12, wenn eine Kraft in Fahrzeug­ längsrichtung L ausgeübt wird, die eine hinreichende Deforma­ tion des Biegeelementes 3 bewirkt.

Gemäß einer Ausführungsvariante könnte das Ende 3 e des Biege­ elementes 3 auch starr an dem Träger 8 befestigt sein. Gemäß einer weiteren Möglichkeit könnte das Ende 3 e in der Fahrzeug­ längsrichtung L in einem Abstand zu der Basisfläche 11 liegen, solange keine Kraft auf den Stoßfänger ausgeübt wird. Das Ende 3 e würde nur dann in Berührung mit der Basisfläche 11 kommen, wenn eine hinreichend große Kraft auf den Stoßfänger wirkt.

Die Biegeelemente 2 und 3 des Stoßfängers 1 sind vorzugs­ weise aus Kohlenstoffasern hergestellt. Dieses Material ge­ währleistet eine erhebliche Einsparung an Gewicht.

Es versteht sich, daß der Stoßfänger 1 normalerweise aus dekorativen Gründen von einer Hülle umschlossen ist, die bei­ spielsweise aus einem deformierbaren Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, hergestellt sein kann.

Das Verhalten des Stoßfängers 1 bei einem Aufprall ergibt sich aus Fig. 2, in der schematisch der Stoßfänger 1 und die Anschlagbereiche B dargestellt sind. Im Falle eines zen­ tralen Stoßes durch ein Objekt R werden die Biegeelemente 2 und 3 durchgebogen, wobei sie an den Anschlagbereichen B anliegen und durch ihre Deformation Stoßenergie absorbieren.

Wenn der Aufprall bezüglich der vertikalen Fahrzeuglängs­ mittelebene A seitlich versetzt ist und beispielsweise in Richtung des Pfeiles J erfolgt, bleibt auf Grund der erfin­ dungsgemäßen Ausbildung, die Energieaufnahmecharakteristik im wesentlichen dieselbe, wie bei einem zentralen Aufprall.

Claims (10)

1. Stoßfänger für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahr­ zeuge, bestehend aus zwei sich in Fahrzeugquerrich­ tung erstreckenden, in Fahrzeuglängsrichtung ge­ sehen hintereinander angeordneten trägerartigen Biegeelementen, die mit ihren Enden jeweils gegen­ über dem Fahrzeug abgestützt sind, wobei das dem Fahrzeug abgewandte erste Biegeelement mit dem dem Fahrzeug zugewandten zweiten Biegeelement im Bereich der vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene, zu der der Stoßfänger symmetrisch ist, starr ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das auf in Fahrzeuglängsrichtung (L) auf den Stoßfänger (1) wirkende Stoßkräfte bezogene Trägheitsmoment des ersten Biegeelements (2) in seinem in der vertikalen Fahrzeuglängsmittelebe­ ne (A) gelegenen Mittelabschnitt (2 m) ein Mini­ mum aufweist, von dem Mittelabschnitt (2 m) aus zu den beiden Enden (2 e) des ersten Biegeelements (2) hin jeweils bis zu einem zwischen dem Mittel­ abschnitt (2 m) und dem betreffenden Ende (2 e) gelegenen Zwischenabschnitt (S) zunimmt, in dem das Trägheitsmoment jeweils ein Maximum erreicht, und von dem jeweiligen Zwischenabschnitt (S) zu dem zugehörigen Ende (2 e) des ersten Biegeelements (2) hin abnimmt und daß das entsprechende Trägheits­ moment des zweiten Biegeelements (3) in seinem in der vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene (A) gelege­ nen Mittelabschnitt (3 m) ein Maximum aufweist und von dem Mittelabschnitt (3 m) aus bis zu den beiden Enden (3 e) des zweiten Biegeelements (3) hin je­ weils abnimmt.

2. Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Biegeelement (2 und 3) die Form eines Doppel-T-Trägers mit zwei vertikal aus­ gerichteten Gurten (2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b) und einem diese miteinander verbindenden, horizontal ausgerich­ teten Verbindungssteg (4 bzw. 5) aufweist und daß die Gurte (2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b) einen sich über die Länge des jeweiligen Biegeelementes (2 bzw. 3) ändern­ den Abstand voneinander haben, der durch die sich ent­ sprehend ändernde Breite (d bzw. h) des jeweiligen Ver­ bindungsstegs (4 bzw. 5) bestimmt ist, wobei die Breite (d) des Verbindungsstegs (4) des ersten Biegeelementes (2) in dem Mittelabschnitt (2 m) sowie an den beiden Enden (2 e) des ersten Biegeelementes (2) jeweils ein Minimum aufweist und zwischen dem Mittelabschnitt (2 m) und den beiden Enden (2 e) jeweils ein Maximum erreicht und wobei die Breite (h) des Verbindungssteges (5) des zweiten Biegeelementes (3) in dem Mittelabschnitt (3 m) des zweiten Biegeelementes (3) ein Maximum auf­ weist, vom Mittelabschnitt (3 m) aus zu den beiden Enden (3 e) des zweiten Biegeelementes (3) hin abnimmt und an diesen Enden (3 e) jeweils ein Minimum erreicht.

3. Stoßfänger nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gurte (2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b) der Biegeelemente (2 und 3) eine konstante Höhe (f bzw. g) und eine konstante Dicke (p bzw. q) aufweisen.

4. Stoßfänger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsstege (4 bzw. 5) der Biegeelemente (2 und 3) - bezogen auf die Höhe (f bzw. g) der Gurte (2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b) - mittig angeordnet sind.

5. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Breite (d bzw. h) der Verbindungsstege (4 b bzw. 5) jedes Biegeelements (2 und 3) in den Bereichen der Minima jeweils Null ist, so daß die beiden Gurte (2 a und 2 b bzw. 3 a und 3 b) jedes Biegeelementes (2 und 3) in diesen Bereichen unmittelbar aneinander­ liegen.

6. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die ge­ genseitige starre Verbindung der beiden Biegeelemente (2 und 3) im Bereich der vertikalen Fahrzeuglängsmit­ telebene (A) durch Verbinden des dem zweiten Biege­ element (3) zugewandten Gurtes (2 b) des ersten Biege­ elementes (2) mit dem dem ersten Biegeelement (2) zu­ gewandten Gurt (3 b) des zweiten Biegeelementes (3) erfolgt.

7. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (2 e) des ersten Biegeelementes (2) un­ mittelbar an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt sind.

8. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (3 e) des zweiten Biegeelementes (3) je­ weils gleitend an einer vertikalen Anschlagfläche (10) anliegen, die fest mit der Karosserie des Fahr­ zeugs verbunden ist.

9. Stoßfänger nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vertikalen Anschlag­ flächen (10) jeweils eine in Fahrzeugquerrichtung (T) verlaufende Basisfläche (11) aufweisen, die in eine seitlich nach außen zum ersten Biegeelement (2) hin geneigte Anlauffläche (12) übergeht.

10. Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die bei­ den Biegeelemente (2 und 3) aus Kohlenstoffasern her­ gestellt sind.