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Dokumentenidentifikation DE69423755T2 26.10.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0699143
Titel STOSSSTANGE
Anmelder Norsk Hydro A/S, Oslo/Osló, NO
Erfinder CLAUSEN, List, Edvin, DK-6270 Tonder, DK;
L KKE, Thomas, DK-6270 Tonder, DK
Vertreter LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69423755
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.05.1994
EP-Aktenzeichen 949172027
WO-Anmeldetag 25.05.1994
PCT-Aktenzeichen NO9400098
WO-Veröffentlichungsnummer 9427841
WO-Veröffentlichungsdatum 08.12.1994
EP-Offenlegungsdatum 06.03.1996
EP date of grant 29.03.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse B60R 19/24

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stoßstangenanordnung für Fahrzeuge und insbesondere eine Verbesserung der Verbindung zwischen der Stoßstange und den vorderen/hinteren in Längsrichtung verlaufenden Bauelementen des Fahrzeugrahmens.

Verschiedene Stoßstangenanordnungen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, sind mit verstärkenden oder energieabsorbierenden Elementen versehen, die zwischen der Stoßstange und einem Paar von vorderen Elementen angeordnet sind. Gewöhnlich ist die Stoßstange nicht ein Teil des Hauptaufbaus des Fahrzeugrahmens, sondern ein sogenannter "angehängter Teil", der mit dem Rahmenaufbau durch Schrauben oder durch ein energieabsorbierendes Bauteil verbunden ist.

Allgemein werden auf diese Weise kompliziertere und schwerere Stoßstangenanordnungen vorgesehen, was dem Bedarf für leichtgewichtige, einfache Anordnungen des Fahrzeugaufbaus entgegensteht.

Um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und die Steifigkeit aufrechtzuerhalten, ist die Stoßstange heutzutage ein Teil des Hauptrahmens und bildet ein vorderes/hinteres Querelement und ist oftmals mit dem Hauptaufbau verschweißt.

Folglich können die herkömmlichen hydraulischen oder mechanischen energieabsorbierenden Elemente zwischen der Stoßstange und dem vorderen/hinteren Element nicht verwendet werden. Somit müssen neue Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Aufbaus erfüllt werden, um eine hohe Anfangsspitzenlast während eines Fahrzeugzusammenstoßes zu verhindern. Diese Spitzenlast versucht man gegenwärtig durch Abschwächen der vorderen/hinteren Elemente durch Vorverformung, Perforation oder Größenreduzierung (Querschnitt) zu reduzieren, was wiederum die Festigkeit des Karosserieaufbaus nachteilig beeinflusst.

Die DE 41 27 597 A1 zeigt eine Stoßstangenanordnung auf, die ein vorverformtes hohles vorderes/hinteres Element enthält, dessen Stirnfläche zu dem Stoßstangenträger hin verlängert ist.

Die US-A-4,088,357 zeigt eine Stoßstangenanordnung auf, die ein hohles vorderes/hinteres Kunststoffelement enthält, das zu der Seite eines in Längsrichtung verlaufenden Elements 19 offen ist und an diesem angebracht ist, und zwar durch eine Konstruktion, die den Träger 19 mittels Stäben 18 umgreift (s. Fig. 2). Der Stoßstangenträger und die Befestigungskonstruktionen sollen den Träger 19 vor Beschädigungen schützen. Insbesondere besteht keine Absicht der Deformierung des Trägers 19 während der Anfangsphase einer Kollision.

In Anbetracht der vorstehend gemachten Ausführungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue, leichtgewichtige Stoßstangenanordnung zu schaffen, bei der die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden, eine Spitzenlast während der Anfangsphase des Kollabierens der vorderen/hinteren Elemente reduziert ist und dadurch die Auswirkungen einer Kollision oder dergleichen auf die übrige Fahrzeugkarosserie und die Fahrzeuginsassen vermindert werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Stoßstangenanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in Anspruch 2 bis 4 beansprucht.

Diese neue erfinderische Konstruktion der Verbindung zwischen der Stoßstange und dem vorderen/hinteren Element, bei welcher ein Hauptteil der Last von der Stoßstange während eines Aufpralles auf einen begrenzten Stirnflächenbereich des Elements gerichtet ist, schafft instabile Bedingungen an den Elementen in einer frühen (Anfangs-) Phase der Kollision. Dies stellt ein kontrolliertes Kollabieren der Elemente durch eine freie, unbehinderte Verformung ihrer vorderen Teile sicher und begrenzt damit die Anfangsspitzenlast.

Andere Aufgaben, bestimmte Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, detaillierten Beschreibungen von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich.

Fig. 1a zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist;

Fig. 1b ist eine schematische Schnittansicht der Anordnung entlang der Linie I-I in Fig. 1a; und

Fig. 1c zeigt schematisch in Schnittansicht die Anordnung, die Fig. 1b entspricht, nachdem sie einer vorderen Aufpralllast ausgesetzt wurde;

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht und Schnittansicht einer weiteren bestimmten Ausführungsform der Anordnung (Fig. 2a bzw. 2b); und

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der angelegten Last und der Längsverschiebung der Stoßstangenanordnung, die gemäß vorliegender Erfindung aufgebaut ist.

Die Zeichnungen und insbesondere Fig. 1 zeigen eine Stoßstangenanordnung schematisch in Draufsicht (1a) und in Schnittansicht (1b) entlang der Linie I-I in Fig. 1a. Die Stoßstangenanordnung enthält einen Stoßstangenträger 2, der eine kastenförmige Konfiguration hat, die durch eine Vorderwand 21, welche eine lastaufnehmende Oberfläche bildet, welche eine herkömmliche energieabsorbierende Leiste 3 aufnimmt, und eine Rückwand 22 gebildet ist, die auf ein in Längsrichtung verlaufendes vorderes oder hinteres Bauelement 1 einer Fahrzeugkarosserie zuweist und in Querrichtung an diesen befestigt ist, welche eine lastübertragende Kontaktfläche zwischen den Elementen und der Stoßstange darstellen. Die vordere und die hintere Wand 21, 22 sind durch Seitenwände 23 miteinander verbunden.

Der Stoßstangenträger 2 ist typischerweise in hohler Form mit mehreren Kammern in Leichtmetall (Aluminium oder AL- Legierung) stranggepresst und hat eine äußere Konfiguration, die es erlaubt, die Rückwand 22 so zu verbinden, daß nur ein Abschnitt der Stirnfläche 11 des in Längsrichtung verlaufenden Elements 1 bedeckt ist. Ferner ist ein freier Raum 24 zwischen dem freien Umfang der Stirnfläche und dem Stoßstangenträger 2 mittels divergierender Seitenwände 23 vorgesehen, die die Rückwand 22 und die Vorderwand 21 des Stoßstangenträgers verbinden. Es ist wesentlich für das vorliegende erfinderische Prinzip, daß eine derartige Verbindung, die in instabilen Vorderwänden der Elemente 1 resultiert, dann, wenn diese über den Stoßstangenträger 2 einer axialen Aufprallast ausgesetzt werden, das Falten der in Längsrichtung verlaufenden Elemente um den Stoßstangenträger 2 dank des Vorsehens des freien Raumes 24, der sich wie in Fig. 1c dargestellt zu dem hin Träger erstreckt, ermöglicht.

In Fig. 2 ist die Trägeranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht (Fig. 2a) und einer Schnittansicht (Fig. 2b) jeweils dargestellt. Eine herkömmliche, im wesentlichen rechteckige Stoßstange ist mit dem vorderen Element 1 mittels eines Verbindungselements 5 verbunden, das eine Querschnittsfläche hat, die kleiner ist als die verfügbare Stirnfläche des vorderen Elements 1, womit sichergestellt wird, daß der erforderliche freie Raum 24 zwischen der verbleibenden freien Stirnfläche 11 des vorderen Elements und dem Stoßstangenträger 2 vorhanden ist.

An der gemäß dem vorstehend beschriebenen erfinderischen Prinzip vorgesehenen Stoßstangenanordnung, die in verschiedenen verwendbaren Ausführungsformen derselben als Beispiel zur Verfügung stand, durchgeführte Tests zeigen eine sukzessive Reduzierung der aufgezeichneten Spitzenlast mit abnehmender Lastübertragungskontaktfläche zwischen dem Stoßstangenträger und den vorderen/hinteren Elementen. Fig. 3 zeigt in Form eines Diagramms die horizontale Verschiebung der Anordnung in Millimeter gegen die gemessene Last in kN und bestätigt, daß die tatsächliche Spitzenlast während der Anfangsphase einer simulierten Kollision um nahezu 50% als Funktion der allmählichen Reduzierung der Kontaktfläche zwischen dem Stoßstangenträger und dem vorderen Teil von in Längsrichtung verlaufenden Elementen von einem vollständigen Kontakt mit 100%- (Kurve a) zu einer auf 40% reduzierten Kontaktfläche (Kurve d) der verfügbaren Querschnittsfläche verringert wird. Die Kurven b und c stellen die Reduzierung der Kontaktfläche auf 80 bzw. 60% dar. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, senkt die künstliche Instabilität, die in den Vorderwänden der Elemente geschaffen wird und zum freien Kollabieren/zur freien Verformung der nicht verbundenen Stirnteile der Elemente in den vorhandenen freien Raum führt, effizient die Anfangsspitzenlast und vermeidet somit übermäßige Beschädigungen an dem Fahrzeugkarosserieaufbau und reduziert nicht zuletzt das Risiko von Körperverletzungen für die Insassen des Fahrzeuges.


Anspruch[de]

1. Stoßstangenanordnung in einer Fahrzeugkarosserie, enthaltend einen Stoßstangenträger (2), der an einem Paar von vorderen/hinteren, in Längsrichtung verlaufenden Elementen (1), die einen Teil des vorderen /hinteren Aufbaues der Fahrzeugkarosserie bilden, quer verlaufend angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Abschnitt der zur Verfügung stehenden Stirnfläche (11) der Elemente (1) der Last von dem Stoßstangenträger (2) ausgesetzt ist, wobei eine Verbindung mit einer reduzierten Lastübertragungsfläche gebildet wird und ein freier Raum (24) zwischen der verbleibenden nicht verbundenen Stirnfläche der in Längsrichtung verlaufenden Elemente und dem Stoßstangenträger (2) sichergestellt ist, so daß die Elemente (1) während der Anfangsphase einer Kollision so verformt werden, daß sie sich in den freien Raum (24) erstrecken.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktlastübertragungsfläche der Verbindung zwischen dem Träger (2) und den Elementen (1) in einem Bereich von 40 bis 80% der gesamten zur Verfügung stehenden Stirnfläche der Elemente liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau des Stoßstangenträgers (2) im Querschnitt eine Rückwand (22) mit reduzierter Lastübertragungsfläche im Vergleich zu der Fläche einer Vorderwand (21) umfaßt, wobei die Rückwand (22) direkt mit dem in Längsrichtung verlaufenden Element (1) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein separates Verbindungselement (5) zwischen den Stoßstangenträger (2) und das in Längsrichtung verlaufende Element (1) eingesetzt und an diesen befestigt ist, welches Verbindungselement eine Last übertragende Querschnittsfläche hat, die mindestens zu dem in Längsrichtung verlaufenden Element (1) hin kleiner ist als die zur Verfügung stehende Stirnfläche des in Längsrichtung verlaufenden Elements.







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