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Dokumentenidentifikation DE10307974A1 22.04.2004
Titel Stossfänger mit Deformationselement
Anmelder Peguform GmbH & Co. KG i.Ins., 79268 Bötzingen, DE
Erfinder Zipfel, Rainer, 79206 Breisach, DE
DE-Anmeldedatum 24.02.2003
DE-Aktenzeichen 10307974
Offenlegungstag 22.04.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.04.2004
IPC-Hauptklasse B60R 19/34
Zusammenfassung Ein Befestigungselement für einen Stoßfänger 1 besteht aus einem teilweise geschlossenen Profil, das eine Rückenplatte 15, je eine seitliche Zugstrebe 8, 9 und eine Bodenplatte 10 oder eine Blende 13 aufweist. Das Befestigungselement ist als Teil des Stoßfängers 1 ausgebildet. Das Befestigungselement erhält durch seine Form als zumindest halbgeschlossenes Profil die Wirkung eines Deformationselements. Stöße bis 4 km/h werden im elastischen Bereich aufgefangen, bei Stößen zwischen 4 und 15 km/h erfolgt eine Deformation des Befestigungselements, wobei sichergestellt ist, dass der Fahrzeugträger unbeschadet bleibt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft die Befestigung eines Stossfängers für ein Fahrzeug an einem Fahrzeugträger oder einem Rahmen, die so ausgelegt sind, dass sie Deformationen infolge eines Stoßes aufnehmen kann, ohne dass der Fahrzeugträger beschädigt wird. DE19744274A1 beschreibt einen derartigen Stossfänger, der als Strangpressprofil ausgebildet ist, das mit einem Längsträger (Frontendträger) verbunden wird. Der Stossfänger wird an das Strangpressprofil montiert. Das Strangpressprofil fängt Stöße bis 15 km/h auf, weil es in seinen Endbereichen, die mit dem Längsträger verbunden werden, als Deformationselement ausgebildet ist. Zwar erfüllt dieses Strangpressprofil die Vorschriften, die nach EWG96/76 EG für Versuche gelten, in denen Fahrzeuge mit der angegebenen Geschwindigkeit gegen eine Wand gefahren werden. Das Strangpressprofil und der daran montierte Stossfänger erfordert die Montage zweier Teile und schlägt sich auch in einem verhältnismäßig hohen Gesamtgewicht nieder.

In EP0664244A1 wird ein Dämpfungselement insbesondere zur Verwendung als Einlegeteil zwischen einer Stossfängeraußenhaut eines Stossfängers und einem an einem Fahrzeug befindlichen Träger mit mindestens einer stoßaufnehmenden Rippe beschrieben. Jede Rippe weist zwei Federschenkel auf, wobei jeder Federschenkel aus einem Stossübertragungsabschnitt, einem Befestigungsabschnitt und einem gekrümmten, den Stossübertragungsabschnitt und den Befestigungsabschnitt verbindenden Stossaufnahmeabschnitt besteht. Die beiden Federschenkel sind im Bereich ihrer Stossübertragungsabschnitte miteinander verbunden. Der Abstand der beiden nicht deformierten, sich gegenüberliegenden Federschenkel im stoßübertragungsabschnittnahen Bereich der Stossaufnahmeabschnitte ist kleiner als im befestigungsabschnittnahen Bereich der Stossaufnahmeabschnitte. EP0664244A1 liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dämpfungselement zum wiederholten Auffangen kleinerer Stöße zu schaffen, welches bei Aufprallgeschwindigkeiten über 4 km/h eine elastische Verformbarkeit aufweist.

Die Federschenkel liegen im Bereich der Befestigungsabschnitte flächig an einem Befestigungsgrund an und die gekrümmten Stossaufnahmeabschnitte weisen von dem Befestigungsgrund weg, so dass sich bei einer auf die Federschenkel wirkenden Druckbelastung zunehmend Bereiche der gekrümmten Stossaufnahmeabschnitte unter Verringerung der Krümmungsradien abrollähnlich an den Befestigungsgrund anlegen. Da eine Rippe aus zwei miteinander verbundenen gekrümmten Federschenkeln gebildet ist, die im Bereich des Befestigungsabschnittes flächig an dem Befestigungsgrund, etwa einem Träger oder einer Stossfängeraußenhaut, anliegen und von dem Befestigungsgrund wegweisend einwärts gekrümmt abstehen, legen sich bei einer auf die Federschenkel wirkenden Druckbelastung zunehmend weitere Bereiche des gekrümmten Stossaufnahmeabschnittes abrollähnlich an die Befestigungsoberfläche an. Die Aufprallenergie wird somit in ein gleichmäßiges Abrollen der Federschenkel eingeleitet, wobei die Verformung nicht entlang einer einzigen Knicklinie, sondern in einem breiten Federschenkelabschnitt stattfindet. Es ist daher gewährleistet, dass das Dämpfungselement ohne Materialermüdung eine hohe Anzahl von verhältnismäßig energiereichen Stößen ohne Elastizitätseinbuße auffangen kann.

DE4110436A1 beschreibt die Montage eines Stossfängers an einen Längsträger oder Frontendträger. Eine Deformation irgendeines Teils der Stossfängers wird nicht angesprochen, was bedeutet, dass in dieser vorliegenden einstückigen Lösung alle Kräfte, die durch einen Stoss in den Längsträger oder Frontendträger eingeleitet werden, zu einer Deformation der letztgenannten Bauteile führen. Die Folge des Einsatzes dieser Variante sind hohe Reparaturkosten, da auch bei Stößen mit geringer Fahrzeuggeschwindigkeit sowohl Stossfänger als auch Längsträger in Mitleidenschaft gezogen werden.

EP0650868B1 beschreibt ein Befestigungselement für einen Stossfänger in der Form eines deformierbaren Haltebügels. Der dargestellte Haltebügel deformiert zwar bei einem Stoss in Frontalrichtung (x-Richtung) es wird aber keine Aussage über das Deformationsverhalten bei Stößen gemacht, die lateral auf den Stossfänger einwirken. (x und y-Richtung oder y- Richtung).

Dokument DE19511868A1 offenbart eine Stosststange mit einem Biegeträger, welcher Verformungselemente aufweist. Die Verformungselemente sind einstückig mit dem Biegeträger verbunden und weisen zwei rechtwinklig von diesem abstehende Verformungselemente auf. An diese Verformungselemente sind Befestigungsflansche angebracht, die der Verbindung mit einem Längsträger dienen. Allerdings ist der Biegeträger und die damit verbundenen einstückigen Verformungselemente aus zwei Halbschalen gebildet. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es nicht möglich, einteilige Biegeträger und Verformungselemente herzustellen. Die beiden Halbschalen müssen vor dem Einbau zusammengebaut werden, wobei Verbindungstechniken wie Schweißen, Druckfügen, Kleben, Nieten oder Schrauben zum Einsatz kommen können. Somit werden zwar Stöße bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit sicher durch den Biegeträger und seine Verformungselemente abgefangen, das Herstellungsverfahren des Biegeträgers ist aber verhältnismäßig aufwändig, bedingt durch den zusätzlichen Schritt des Zusammenbaus der beiden Halbschalen.

Zum Schutz des Biegeträgers selbst – gegen Stöße, die bei sehr kleiner Fahrzeuggeschwindigkeit auf diesen einwirken – ist es erforderlich, ein weiteres Element, nämlich einen Pralldämpfer, an der Vorderseite des Biegeträgers anzuordnen.

Somit wird zwar erreicht, dass der Biegeträger als Opferelement die Stöße bis zu 15 km/h abfängt, aber eine Anordnung erforderich ist, die mindestens 5 verschiedene Bauteile umfasst, nämlich einen Stossfänger, zwei Biegeträgerhälften, zwei Prallelemente. Außerdem besteht der Biegeträger aus Metall und weist keine Elastizität auf, sodass selbst für kleine Stöße kein elastisches Nachgeben des Stossfängers möglich ist. Wenn der Stossfänger sich nicht elastisch verformen kann, besteht die Gefahr einer Schädigung desselben bei sehr kleinen Stößen. Diese Schädigung macht den Stossfänger zwar nicht unbrauchbar, kann sich aber auf den optischen Eindruck des Fahrzeugs störend auswirken.

Auch bei dem in DE29823973U1 offenbarten Stossfänger handelt es sich wie bei DE195118686A1 um ein mehrteiliges Bauteil, wobei hier sogar der Profilkörper und jedes Deformationselement als separate Teile ausgeführt sind. Die Stöße werden vom Stossfänger in das Blech-Formteil (oder Formteil) eingeleitet. Dieses Blech-Formteil entspricht seiner Funktion und Anordnung dem in DE195118686A1 dargestellten Biegeträger. In der Offenlegungsschrift DE19904879A1 wird vorgesehen, an einem Stossfängerträger mit Deformationselement Wanddickenänderungen vorzusehen, sodass das Kraftniveau über den Querschnittsumfang homogenisiert werden kann. Die Wanddicke der jeweils innen liegenden Seitenwand des Deformationselements ist dabei geringer als die Wanddicke der außen liegenden Seitenwand eines hohlprofilartigen Deformationselements. Wenn das Kraftniveau, welches sich aus Längskraft und Biegeanteil zusammensetzt, homogenisiert wird, werden plastische Dehnungen der Längsträgerinnenseite vermieden. Durch die geringere Wandstärke des Deformationselements kommt es somit bei einer definierten Stosskraft zum Knicken oder Versagen des Deformationselements bevor der Querträger sich plastisch verformt. Diese Lösung ist vorteilhaft, wenn das Deformationselement leicht vom Stossfängerquerträger demontiert werden kann, was in dieser Offenlegungsschrift allerdings nicht offenbart wird, sondern nur durch DE29823973U1 nahegelegt wird. Wenn allerdings das Deformationselement einstückig mit dem Stossfängerträger ausgebildet ist, müssen sowohl Stossfängerträger, als auch Deformationselement ausgetauscht werden, sollten die Stöße nicht im elastischen Bereich liegen.

Da an dem Stossfängerträger der Stossfänger selbst montiert wird, sind somit im Fall einer plastischen Deformation ebenfalls beide Teile auszutauschen.

Dieselbe Aussage gilt für dien in DE19849358A1 offenbarten Stossfänger. Hier ist es primär nicht die Anbindung des Stossfängerträgers an den Längsträger des Fahrzeugs, welche als Deformationselement ausgebildet ist, sondern der Stossfängerträger selbst. Lokal unterschiedliche Biegesteifigkeiten werden durch partielle Härtung des Stossfängerträgers erreicht, wodurch die nicht gehärteten Abschnitte als Deformationselemente Deformationsarbeit aufnehmen können. Diese Lösung funktioniert für Frontalstöße hervorragend, allerdings wirken seitliche Stöße direkt auf den als Deformationselement ausgebildeten Abschnitt, wodurch bei derartigen Stößen weniger Verformungsarbeit geleistet werden kann und es somit wahrscheinlicher ist, dass plastische Verformungen auftreten. Diese Verformungen werden nicht in den Längsträger eingeleitet, allerdings müssen auch in dieser Ausführung zumindest ein Stossfänger (nicht dargestellt) und ein Stossfängerquerträger mit mindestens einem integrierten oder als zusätzliches Bauteil zu montierenden Deformationselement vorgesehen werden.

In einer weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten Lösung aus EP894675A1 für einen Stossfänger wird vorgeschlagen, einen Stossfängerquerträger aus mehreren Wandelementen aufzubauen. Die Geometrie der Wandelemente ist so gestaltet, das sie energieabsorbierende Eigenschaften aufweist. In dieser Lösung ist die Anzahl der Einzelteile gegenüber den vorherigen Lösungen noch einmal größer, Der Stossfängerquerträger besteht nicht aus einem Stück, sondern aus Profilen, die aus 4 Platten zusammengesetzt sind. Somit müssen für die Herstellung des Stossfängerquerträgers eine beträchtliche Anzahl an Arbeitsschritten aufgewendet werden.

Eine weitere Lösung JP11255049A besteht darin, Crashelemente in einen Stossfängerquerträger selbst einzubauen. Diese Lösung ermöglicht eine Verkürzung des Abstandes zwischen Längsträger und Stossfängeroberfläche, allerdings ist nicht ersichtlich, wie der Stossfängerträger vom Längsträger demontiert werden kann, insbesondere wenn sich der Bereich um die Crashelemente nach einem Stoß plastisch verformt hat.

Es ist Aufgabe der Endung, eine als Deformationselement wirkende Befestigungsstelle in einem Stossfänger vorzusehen, welche einstückig mit dem Stossfänger ausgebildet ist, Stöße bis 4 km/h elastisch abfängt und bei Stößen bis 15 km/h in einer Weise deformierbar ist, die sicherstellt, dass keine Kräfte in den Fahrzeugträger eingeleitet werden.

Dazu wird eine Befestigungsstelle für einen Stossfänger für ein Fahrzeug zur Befestigung des Stossfängers an einem Fahrzeugträger, wobei die Befestigungsstelle als Deformationselement ausgebildet ist. Die Befestigungsstelle ist Bestandteil des Stossfängers und enthält ein zumindest teilweise geschlossenes Profil, welches seitliche Zugstreben (8,9) und eine Bodenplatte (10) umfasst.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Anzahl der Bauteile zu reduzieren, um die Fertigungskosten zu senken. Nach der vorgeschlagenen Lösung sind Querträgerfunktion und die Stossfängerfunktion in einem einzigen Bauteil vereint. Im Gegensatz zum Stand der Technik kommt dem Stossfänger selbst die crashabsorbierende Wirkung zu, die sonst auf 2 oder mehr Bauteile verteilt ist. Die Befestigungselemente werden somit als Deformationselemente gestaltet. Dazu ist jedes Befestigungselement als Sollknickstelle ausgeführt und direkt an dem Stossfänger vorgesehen.

Ein weitere Aufgabe der Erfindung besteht dann, die Längsabmessungen des Fahrzeugs, welche sich bedingt durch die Crashzone erhöhen, zu reduzieren und somit die Gesamtlänge des Fahrzeugs zu verringern.

Die Zugstreben der Befestigungsstelle kollabieren gemeinsam, was einer Wirkung als Crashelement entspricht. Die Zugstreben weisen dabei Steifigkeit in z-Richtung auf. Als z- Richtung wird dabei die Vertikalrichtung bezeichnet, x – Richtung entspricht der Koordinate in Fahrrichtung und y – Richtung der Koordinate quer zur Fahrtrichtung. Da das Deformationselement als teilweise geschlossenes Profil ausgebildet ist, das eine Bodenplatte oder eine nachträglich anzubringende Seitenplatte, beispielsweise als Teil einer Blende, umfassen kann, deformiert es bei Stößen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4 km/h elastisch und bei Stößen bis zu 15 km/h in einer Weise, die eine Beschädigung des Fahrzeugträgers ausschließt. Der hintere Teil des Profils, die Rückenplatte, wird mit einem Befestigungsmittel versehen und an dem Frontendträger oder Fahrzeugrahmen befestigt. In der Rückenplatte sind dazu eine oder mehrere Bohrungen vorgesehen. Alle Teile des Profils, welches die Befestigungsstelle ausbildet, können auch mit zusätzlichen Rippen versehen werden, die einer lokalen Querschnittsvergrößerung dienen, um das Faltverhalten zu optimieren.

Dazu hat die Befestigungsstelle folgende vorteilhafte Ausführungsformen: Die seitlichen Zugstreben (8,9) und die Bodenplatte (10) sind zumindest teilweise miteinander verbunden sind und können Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweisen. Die Befestigungsstelle besteht vorzugsweise aus Kunststoff, und ist zusammen mit dem Stossfänger als Spritzgussteil ausgeführt.

Wertere Vorteile der Erfindung stellen sich wie folgt dar: Die Befestigung des Stossfängers direkt am Fahrzeugträger vereinfacht die Positionierung und vermeidet somit Toleranzprobleme. Bei einem Allianz-Crash (15 km/h gegen eine feste Wand) kollabiert der Stossfänger gezielt, indem er sich zusammenfaltet oder knickt. Dabei bleibt der Fahrzeugträger unbeschadet.

Wenn der Stossfänger direkt an den Fahrzeugträger über die Befestigungselemente montiert wird, müssen nur die Abstände von Befestigungselement zu Fahrzeugträger eingehalten werden können und es bieten sich somit mehr Freiheitsgrade, die Kontur des Stossfängers mit Kühler, Front- oder Heckleuchten, Heckklappenkonturen und ähnlichem abzustimmen. Zudem können die Befestigungselemente in Bezug auf die Befestigungspunkte am Fahrzeugträger ein gewisses Spiel aufweisen, wodurch auch kleine Fehler in den Konturabmessungen über die Positionierung des Befestigungselements relativ zum Fahrzeugträger ausgeglichen werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, dass kleine Stöße vom Stossfänger elastisch abgefangen werden können. Durch das am Stossfänger ausgebildete Deformationselement werden bei kleinen Stößen Kräfte eingeleitet, die zwar zu einer Verformung führen, welche aber durch die elastischen Eigenschaften des Kunststoffes reversibel sind. Das bedeutet, dass der Stossfänger nachgibt und es nicht zur Ausbildung von Dellen oder Beulen kommt, welche den optischen Eindruck des Fahrzeugs nachteilig verändern. Diese Aufgabe der Erfindung wird insbesondere durch die konstruktive Ausgestaltung der Befestigungsstelle realisiert. Die Befestigungsstelle besteht aus der Rückenplatte, mindestens zwei Zugstreben und einer Bodenplatte. Diese Bodenplatte kann mindestens eine Umlenkung aufweisen, welche der Verbindung beiden Zugstreben dient. Sie kann zumindest teilweise als Wulst ausgebildet sein.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt dann begründet, dass eine Blende zur Abdeckung des Deformationselements in einer leicht abgewandelten Form in den Stossfänger integriert werden kann, womit die Montage eines zusätzlichen Teiles beim Zusammenbau mit den anderen Fahrzeugkomponenten bei der Endmontage beim Fahrzeughersteller entfällt. Die Blende kann somit schon bei der Herstellung des Stossfängers mit integriert werden. Diese Maßnahme vereinfacht nicht nur die Endmontage durch eine Reduktion der Montageteile, sondern bietet auch die Möglichkeit einer einheitlichen Farbgebung (z.B. gleichzeitiges Lackieren) und einer einheitlichen Formgebung (Toleranzen von verschiedenen Materialien werden am Ort der Herstellung festgestellt und können behoben werden, bevor eine Auslieferung an den Fahrzeughersteller erfolgt).

In diesem Sinn ist die Befestigungsstelle mit der Umlenkung lösbar verbunden, wobei die Umlenkung beispielsweise als Blende ausgeführt sein kann.

Die Blende weist mindestens 2 Stege auf, die der Montage der Blende an der Befestigungsstelle des Stossfängers dienen. Der Abstand zwischen den Stegen ist kleiner als der Abstand zwischen den Zugstreben, damit eine ausreichende Haltekraft für die Verbindung von Blende und Stossfänger aufgebaut werden kann.

In einem weiterein Ausführungsbeispiel schließen je zwei Stege eine der Zugstreben ein. Diese Stege bilden mit der Zugstrebe eine Steckverbindung oder einen Presssitz aus.

1 stellt einen Stossfänger mit Befestigungsstellen in perspektivischer Ansicht dar.

2 stellt die Befestigungsstelle in einer ersten Ansicht dar.

3 stellt eine zweite Ausführungsart das erfindungsgemäßen Befestigungsstelle in einer zweiten Ansicht dar.

4a stellt eine dritte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Befestigungsstelle dar.

4b stellt eine Variante der Montage der Blende für die Befestigungsstelle nach 4a dar.

4c stellt eine weitere Variante der Montage der Blende für die Befestigungsstelle nach 4a dar.

5 stellt eine Alternative für eine Steckverbindung nach dem Ausführungsbeispiel aus 4 dar.

In 1 wird ein Stossfänger 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Stossfänger hat dabei nicht nur die Funktion, Stöße aufzufangen, sondern bildet auch die Verkleidung des Kühlers, des Motorraums, des Laderaums und der Fahrzeugträger eines Fahrzeuges. Der Stossfänger selbst kann Haltevorrichtungen für Beleuchtungseinrichtungen, Sensoren, deren Verkabelung sowie Nummernschilder und ähnliches aufweisen. Der Stossfänger 1 wird an mehreren Befestigungsstellen 2,3,4,5 lösbar mit dem Fahrzeugträger (nicht vollständig dargestellt) verbunden. Zusätzlich können noch weitere Befestigungsstellen an den Seitenflanken 6, 7 des Stossfängers vorgesehen sein, um den Stossfänger in seiner Position gegenüber anderen Fahrzeugteilen zu fixieren und die erforderlichen Toleranzen und Spaltmaße einzuhalten.

Wenn der Stossfänger einen Stoss, beispielsweise durch einen Aufprall, erfährt, werden durch die Befestigungsstellen welche die Funktion von Verbindungselementen haben, Kräfte in die Fahrzeugträger eingeleitet. Daher werden zumindest die Befestigungsstellen 4,5 als Deformationselemente ausgeführt, um diese Kräfte kontrolliert aufnehmen zu können. In weiterer Folge sollen die

Verbindungselemente mit ihrer kombinierten Funktion als Deformationselemente in verallgemeinerter Weise nur noch als Befestigungsstellen bezeichnet werden.

Diese Befestigungsstellen, von denen eine in 2 dargestellt ist, sind einstöckig mit dem Stossfänger verbunden und fangen Stöße bis 4 km/h elastisch ab. Bei Stößen bis 15 km/h deformieren sie in einer Weise, die sicherstellt, dass keine Kräfte in den Fahrzeugträger eingeleitet werden.

Die Befestigungsstelle 4 wird als Sollknickstelle im Stossfänger vorgesehen. Bei dem Allianz-Crash (15 km/h gegen eine feste Wand) kollabiert das Deformationselement gezielt, indem es sich zusammenfaltet oder knickt. Dabei bleibt der Fahrzeugträger unbeschadet weil die Kräfte vollständig in Deformationsarbeit umgewandelt werden. Eine derartige Befestigungsstelle 4 enthält mindestens eine Zugstrebe 8,9 eine Rückenplatte 15 und eine optionale Bodenplatte 10. In 2 werden zwei Zugstreben 8,9 gezeigt, ihre Zahl kann aber auch auf mehrere Zugstreben ausgedehnt werden. Diese Zugstreben gehen von den Endpunkten der Rückenplatte sternförmig aus und enden an der inneren Oberfläche des Stossfängers (nicht dargestellt).

Die Zugstreben 8,9 der Befestigungsstelle kollabieren gemeinsam, was einer Wirkung als Deformationselement entspricht. Die Rückenplatte 15 dient der Aufnahme von Befestigungselementen 22. Schrauben, Niete, Clipsverbindungen sollen nur als Beispiel für übliche Befestigungselemente genannt werden. Mittels eines oder mehrerer dieser Befestigungselemente 22, erfolgt eine Befestigung des Stossfängers an dem Fahrzeugträger 12. Die Zugstreben 8,9 weisen dabei im wesentlichen erhöhte Steifigkeit in z-Richtung auf, die Bodenplatte 10 in x-Richtung. Die Bodenplatte 10 ist zumindest teilweise mit den Zugstreben 8,9 verbunden.

Wenn der vordere Teil der Bodenplatte als Blende 13 oder Verkleidung ausgeführt ist, weist er eine Umlenkung 11 in vertikaler Richtung auf, die auch eine größere Wandstärke als die Seitenflanken des Befestigungselements aufweisen kann. Diese Umlenkung 11 hat im Normalfall tragende Wirkung und verhindert, dass sich der Stossfänger im Normalbetrieb durch Eigengewicht oder Windkräfte verzieht. Durch die Umlenkung 11 wird die Steifigkeit in x-Richtung erhöht. Das bedeutet, dass ein Stoss, der durch einen Aufprall bei einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 4 km/h eingeleitet wird, elastisch abgefedert werden kann.

Für Stöße, die durch einen Aufprall oder eine Serie von Aufprallereignissen in einem Geschwindigkeitsbereich von 4 bis ungefähr 15 km/h eingeleitet werden, knickt oder faltet sich die Befestigungsstelle. Wenn die Bodenplatte über ihrer ganzen Länge mit den Zugstreben 8,9 verbunden ist, kommt es zum gleichzeitigen Aufknicken der Bodenplatte 10 und zum Verbeulen und Knicken der beiden Zugstreben.

Das Knickverhalten bei Angriff einer gegen die Fahrtrichtung (negative x-Richtung) wirkenden Kraft bewirkt entweder ein Aus- oder ein Einknicken der Zugstreben 8,9. Sobald die Kraft in einem Winkel zur Fahrtrichtung angreift, kommt es zum 3-dimensionalen Ausknicken und zu einer Verwindung der Zugstreben. Durch die zusätzliche Versteifung durch die Bodenplatte 10 kann für diese Lastfälle das Knicken nicht als Faltvorgang beschrieben werden, der das Dämpfungselement sukzessive zusammenschiebt. Vielmehr erfolgt der Knickvorgang vergesellschaftet mit einer Verwindung, sodass sich die Raumposition des Stossfängers verändert. Die Rückenplatte 15 kann dabei vorteilhafterweise größere Wandstärke als die Zugstreben aufweisen oder zumindest durch Rippen 17 verstärkt sein. Damit wird sichergestellt, dass sich die Rückenplatte nicht ebenfalls verwindet. Die Bodenplatte 10 kann zur Erhöhung der Formstabilität eine Umlenkung 11 aufweisen.

In 2 wird deutlich, dass die Umlenkung 11, auch die Funktion der Versteifung der Verbindung des Stossfängers mit der Befestigungsstelle. Diese Umlenkung 11 ist hierzu beispielsweise als Wulst 20 ausgeführt. Die Dicke des Wulstes kann größer als die Dicke der Zugstreben oder der Rückenplatte sein, da dem Wulstbereich tragende Funktion zukommt. Durch den Wulst wird eine Verwindung des Stossfängers im Normalbetrieb zuverlässig vermieden. Wenn auf den Stossfänger Windkräfte bei hoher Fahrtgeschwindigkeit einwirken oder es bei Unebenheiten zu starken Vibrationen des Stossfängers kommt, was bei einem grossflächigen Bauteil, wie einem Stossfänger zu Kräften führt, die gegenüber dem Eigengewicht des Stossfängers nicht vernachlässigbar sind, ist eine Verstärkung in der Form einer Erhöhung des Querschnitts des Wulstes je nach Ausführung des Stossfängermodells erforderlich.

In 3 wird eine Variante der Befestigungsstelle in einer Ansicht von oben gezeigt. Die Bodenplatte weist dazu auch seitliche Ausnehmungen 19 auf, die ein Knicken der Zugstreben 8,9 erlauben und gleichzeitig ein unbehindertes Knickverhalten der Bodenplatte 10 gewährleisten. In diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Deformationen zufolge der Horizontalkomponente der Stosskraft in Fahrtrichtung von der Horizontalkomponente der Stosskraft normal zur Fahrtrichtung und der Vertikalkomponente der Stosskraft zu entkoppeln. Jede dieser Kräfte bewirkt die Einleitung von Druckspannungen und Biegespannungen. Die Bodenplatte 10 nimmt dabei zusammen mit den Zugstreben 8,9 die Horizontalkräfte auf. Die Vertikalkraftkomponente wird in erster Linie in die Zugstreben eingeleitet und erzeugt eine Biegespannung. Dabei liegt je nach Angriffspunkt der Kraft die Zone der Zugbelastung entweder im unteren Bereich der Zugstrebe, oder im oberen Bereich, wenn die Stosskraft in der unmittelbaren Nähe der Fahrbahn liegt. Daher wird Vorteilhafterweise je eine Ausnehmung 19 vorgesehen, um für diese beiden Lastfälle die Einleitung hoher Biegespannungen zu ermöglichen, bevor es zum Versagen der Zugstreben durch die Knickung kommt.

Die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel geringere Steifigkeit kann durch größere Wandstärken für die Zugstreben und/oder die Bodenplatte ausgeglichen werden. Alternativ dazu kann vorgesehen werden, mehrere Zugstreben auf jeder Seite vorzusehen, womit die Werte für die Steifigkeit für das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel sich an die Werte der in 2 dargestellten Variante annähern. Die Befestigungsstelle und der Stossfänger werden vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Als Werkstoff eignet sich insbesondere Polypropylen. Vorteilhafterweise wird der Stossfänger als Spritzgussteil ausgeführt. Diese Technik erlaubt es, sowohl den Stossfänger, als auch die Befestigungsstellen in einem einzigen Arbeitszyklus herzustellen. Auch aus diesem Grund wurde für die Befestigungsstelle keine geschlossene Kastenform gewählt, da der Spritzgießprozess für geschlossene Formen eine aufwändigere Werkzeugtechnik erfordert, als für offene Formen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach 4 wird auf die Bodenplatte gänzlich verzichtet. Die notwendige Steifigkeit in horizontaler Richtung (x-y Richtung) wird dann durch eine Blende 13 gewährleistet, deren Montage nachträglich erfolgen kann.

Ein weiterer Vorteil einer abnehmbaren Blende besteht darin, dass sie ausgetauscht werden kann, wenn durch den Aufprall im elastischen Bereich Kratzspuren oder Beschädigungen der Oberfläche der Blende entstanden sind. Die Blende übernimmt neben einer dekorativen Gestaltungsvariante auch die Funktion der Versteifung in horizontaler und/oder vertikaler Richtung. Diese Blende 13 wird auf die Zugstreben 8,9 aufgesteckt oder eingehakt. Die Steckverbindung zwischen Blende und Stossfänger ist nach 4a wie folgt ausgeführt: der Abstand der beiden Stege 14 in 4a voneinander ist kleiner als der Abstand der äußeren Oberflächen 23,24 der Zugstreben. Die Steckverbindung hat die Wirkung eines Presssitzes. Die äusseren Obeflächen der Zugstreben 23,24 üben eine Druckkraft auf die Innenkanten 25,26 der Stege 14 der Blende 13 aus.

Der Abschnitt 21 der Blende, der nun zwischen den Zustreben zu liegen kommt, liegt dann unter Vorspannung, wodurch es bei einer Krafteinwirkung von der Fahrzeugseite zu einem Spannungsausgleich kommt, bevor überhaupt eine Deformation eintritt. Somit wird ein Teil der Deformationsenergie in den Spannungsausgleich gesteckt, wodurch größere Stoßkräfte auf den Stossfänger einwirken können.

In 4b wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Steckverbindung dargestellt.

Der in der Zeichnung rechtsliegende Steg weist eine Krümmung 27 auf. Der zu dieser Krümmung gehörige Vorsprung greift in eine Öffnung auf der Zugstrebe 9 ein. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch die Zugstrebe 8 mit einem gekrümmten Vorsprung 28 versehen. Dieser Vorsprung 28 kann einen gegenüber der Zugstrebe verringerten Querschnitt aufweisen. Das Gegenteil auf der Blende ist dann nicht als Steg, sondern als hakenförmiger Vorsprung 30 ausgebildet. Dieser hakenförmige Vorsprung weist eine Krümmung in entgegengesetzter Richtung zu der Krümmung des Vorsprungs 28 der Zugstrebe auf. Der Vorsprung 28 und der Vorsprung 30 verhaken sich miteinander und bilden dann eine Verbindung aus, die sich auch unter der Einwirkung von Windkräften oder anderen kleinen Stosskräften nicht mehr löst. Die Kombination der in der 4b dargestellten Verbindungsmechanismen ist nicht auf das gezeichnete Ausführungsbeispiel beschränkt, es können auch zwei Stege 14 mit Krümmung 27 vorgesehen werden, wobei die Krümmung des linksseitigen Verbindungsmechanismus spiegelbildlich zu der Krümmung des rechtsseitigen Verbindungsmechanismus ausgeführt ist. In gleicher Weise können die Hakenmechanismen, bestehend aus einer Zugstrebe mit einem Vorsprung oder umgebogenen Ende und einem hakenförmigen Vorsprung 30 spiegelbildlich ausgeführt sein. Die Auswahl der Art des Verbindungsmechanismus wird durch die Geometrie des Stossfängers, durch die Materialpaarung und durch die Auswahl des Herstellungsverfahrens von Stossfänger und Blende bestimmt.

Anstatt eines Vorsprungs mit einer Krümmung oder eines Hakenmechanismus kann nach 4c auch eine Ausbuchtung 30 auf der Zugstrebe vorgesehen sein, welche in eine Einbuchtung 31 eines Steges 14 der Blende eingreift. Die Lage der Ausbuchtung kann in gleicher Weise auf dem Steg und die Einbuchtung auf der Zugstrebe vorgesehen sein (nicht dargestellt).

Alternativ zu den nach 4a bis 4c beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Steckverbindung auch ohne das Anlegen einer Vorspannung oder unter geringer Vorspannung ausgeführt werden, indem man – wie in 5 dargestellt, je einen Schlitz 32 auf der Blende 13 vorsieht. Die Enden der Zugstreben haben eine größere Wandstärke als der Abstand der Schlitze. Somit werden die Zugstreben unter leichter Pressung in die Schlitze gesteckt. Wie in 4c dargestellt wurde, ist es auch hier möglich, Ausbuchtungen in der Zugstrebe vorzusehen, die sich durch den Anpressdruck mit Einbuchtungen oder Rippen an den Innenkanten der Schlitze verkeilen.

1. Stossfänger 2. Oberes Befestigungselement rechts 3. Oberes Befestigungselement links 4. Unteres Befestigungselement rechts 5. Unteres Befestigungselement links 6. Rechte Seitenflanke 7. Linke Seiterflanke 8. Zugstrebe 9. Zugstrebe 10. Bodenplatte 11. Umlenkung 12. Fahrzeugträger 13. Blende 14. Steg 15. Rückenplatte 16. Horizontalrippe 17. Vertikalrippe 18. Bohrung 19. Ausnehmung 20. Wulst 21. Abschnitt 22. Befestigungselement 23. äussere Oberfläche der Zugstrebe 24. äussere Oberfläche der Zugstrebe 25. Innenkante 26. Innenkante 27. gekrümmter Steg 28. gekrümmter Vorsprung 29. hakenförmiger Vorsprung 30. Ausbuchtung 31. Einbuchtung 32. Schlitz

Anspruch[de]
  1. Befestigungsstelle (2,3,4,5) für einen Stossfänger (1) für ein Fahrzeug zur Befestigung des Stossfängers an einem Fahrzeugträger (12), wobei die Befestigungsstelle als Deformationselement ausgebildet ist, gekennzeichnet dadurch, dass die Befestigungsstelle Bestandteil des Stossfängers ist und ein zumindest teilweise geschlossenes Profil enthält, welches seitliche Zugstreben (8,9) und eine Bodenplatte (10) umfasst.
  2. Befestigungsstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die seitlichen Zugstreben (8,9) und die Bodenplatte (10) zumindest teilweise miteinander verbunden sind.
  3. Befestigungsstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sowohl in den Zugstreben (8,9), als auch in der Bodenplatte (10) Bereiche unterschiedlicher Wandstärke vorgesehen sein können.
  4. Befestigungsstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sie als Teil des Stossfängers aus Kunststoff besteht.
  5. Befestigungsstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Befestigungsstelle zusammen mit dem Stossfänger als Spritzgussteil ausgeführt sind.
  6. Befestigungsstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Bodenplatte (10) eine Umlenkung (11,13) aufweist.
  7. Befestigungsstelle nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Umlenkung zumindest teilweise als Wulst (20) ausgebildet ist.
  8. Befestigungsstelle nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Umlenkung (11,13) lösbar mit den Zugstreben verbunden ist.
  9. Befestigungsstelle nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Umlenkung als Blende (13) ausgeführt ist.
  10. Befestigungsstelle nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass die Blende mindestens 2 Stege (14) aufweist.
  11. Befestigungsstelle nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass der Abstand zwischen den Stegen kleiner als der Abstand zwischen den Zugstreben (8,9) ist.
  12. Befestigungsstelle nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, je zwei Stege je eine der Zugstreben einschließen.
  13. Befestigungsstelle nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Stege mit der Zugstrebe eine Steckverbindung oder einen Presssitz ausbilden.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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