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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, mit wenigstens einem Längsträger, einem Stoßfänger und einer Crashbox, die einen sich zwischen einer Spitze des Längsträgers und dem Stoßfänger erstreckenden Hauptabschnitt und einen in ein offenes Ende des Längsträgers eingeschobenen Verankerungsabschnitt umfasst. Eine solche Crashbox soll im Falle eines Zusammenstoßes durch Verformung Aufprallenergie dissipieren und dadurch eine nur unter großen Schwierigkeiten wieder zu behebende Verformung des Längsträgers vermeiden helfen.
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Aus
US 2010/0019518 A1 ist eine Crashbox mit Hauptabschnitt und Verankerungsabschnitt bekannt, bei der der Verankerungsabschnitt gegenüber dem Hauptabschnitt geringfügig verjüngt ist, so dass eine Schulter, die die beiden Abschnitte verbindet, sich im Falle eines Zusammenstoßes an der Vorderkante des Längsträgers abstützt. Um zu verhindern, dass die Schulter von der Vorderkante des Längsträgers abgleitet und auch der Hauptabschnitt der Crashbox in den Längsträger eindringt, ist letzterer durch einen Stützkörper versteift. Dieser Stützkörper ist im Wesentlichen gebildet durch eine sich im Hauptabschnitt in geringem Abstand von der Schulter erstreckende und den Querschnitt der Crashbox ausfüllende Platte sowie mehrere von der Platte abgewinkelte und gemeinsam mit den Wänden des Verankerungsabschnitts an den Innenseiten des Längsträgers verschraubte Flansche. Indem diese Flansche die Ebene der Schulter kreuzen und auf einer Seite dieser Ebene durch die Platte und auf der anderen durch die Verschraubung am Längsträger fixiert sind, können sie eine einwärts gerichtete Verformung des Hauptabschnitts der Crashbox verhindern.
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Der Verankerungsabschnitt dieser herkömmlichen Crashbox hat im Schnitt quer zur Längsachse der Crashbox im Wesentlichen die Form eines Rechtecks mit durchgehenden Wänden und abgerundeten Ecken. Der Querschnitt des Verankerungsabschnitts muss sehr genau an den Querschnitt des Längsträgers angepasst sein, da ein Übermaß des Verankerungsabschnitts das Einführen in den Längsträger verhindert und ein Untermaß dazu führt, dass entweder die zwischen Haupt- und Verankerungsabschnitt gebildete Schulter sich nur auf einem Teil ihrer Länge am Längsträger abstützen kann und von zwei von einander gegenüberliegenden Wänden des Verankerungsabschnitt nur eine reibschlüssig an einer Innenfläche des Längsträgers verschraubt werden kann oder dass der Längsträger bei dem Versuch, das Untermaß des Verankerungsabschnitts auszugleichen, verformt wird. Eine solche Verformung kann jedoch unvorhersehbare Auswirkungen auf das Deformationsverhalten des Längsträgers bei einem Zusammenstoß haben.
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Um dieses Problem zu lösen, hat die Anmelderin eine Crashbox entwickelt, bei der ein Verankerungsabschnitt zwei im Querschnitt U-förmige oder rinnenförmige Elemente umfasst, die mit einander nur über den Hauptabschnitt verbunden sind. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die einander gegenüberliegenden Wände des Verankerungsabschnitts beim Festschrauben in dem Längsträger auseinander zu spreizen und so beide Wände des Verankerungsabschnitts fest an die Innenseiten des Längsträgers zu pressen, ohne dabei letzteren zu verbiegen.
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Versuche haben gezeigt, dass die Wände des Verankerungsabschnitts dieser Crashbox bei einem Zusammenstoß dazu neigen, sich scherenartig auseinanderzuspreizen und dabei den Längsträger entfernt von seinem offenen Ende aufzuweiten. Wie jede Reparatur am Längsträger ist auch die Behebung einer solchen Aufweitung, sofern sie überhaupt wirtschaftlich ist, arbeitsaufwendig und teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Crashbox zu schaffen, bei dem die Neigung eines Längsträgers, bei einer Kollision in Mitleidenschaft gezogen zu werden, weiter vermindert ist.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kraftfahrzeug mit einem Längsträger, einem Stoßfänger und einer Crashbox, die einen sich zwischen einer Spitze des Längsträgers und dem Stoßfänger erstreckenden Hauptabschnitt und einen in ein offenes Ende des Längsträger eingeschobenen Verankerungsabschnitt umfasst, ein Stützkörper innerhalb des Verankerungsabschnitts angeordnet ist und sich zwischen einander gegenüberliegenden Wänden des Verankerungsabschnitts erstreckt.
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Überraschenderweise erweist sich ein solcher in erster Linie nur die Annäherung der gegenüberliegenden Wände des Verankerungsabschnitts aneinander verhindernder Stützkörper auch als wirksam, um bei einer Crashbox mit zwei einander im Verankerungsabschnitt nicht berührenden rinnenförmigen Elementen das scherenartige Auseinanderspreizen der rinnenförmigen Elemente im Kollisionsfall zu vermeiden oder zumindest einzuschränken.
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Diese rinnenförmigen Elemente erstrecken sich vorzugsweise jeweils einteilig sowohl über den Hauptabschnitt als auch über den Verankerungsabschnitt.
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Eine besonders wirtschaftliche Fertigung der Crashbox ist möglich, wenn die rinnenförmigen Elemente jeweils über im Hauptabschnitt randseitig abstehende Flansche mit einander verbunden sind.
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Jede der oben erwähnten einander gegenüberliegenden Wände sollte Teil eines anderen der rinnenförmigen Elemente sein.
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Der Stützkörper kann, wie eventuell auch die rinnenförmigen Elemente, einfach und preiswert aus einem Flachmaterialzuschnitt geformt sein.
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Vorzugsweise umfasst der Stützkörper wenigstens ein quer zum Längsträger ausgerichtetes Mittelstück und von dem wenigstens einen Mittelstück abgewinkelte, an den einander gegenüberliegenden Wänden des Verankerungsabschnitts anliegende Flansche.
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Vorzugsweise sind die Flansche vom Mittelstück zu einem offenen, vom Stoßfänger abgewandten Ende des Verankerungsabschnitts hin abgewinkelt, um eine Befestigung der Flansche an den Wänden des Verankerungsabschnitts mit Hilfe eines über das offene Ende eingeführten Werkzeugs zu ermöglichen.
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Um Fertigungstoleranzen der Crashbox ausgleichen zu können, sollte der Stützkörper zweckmäßigerweise einen Ausgleichsabschnitt umfassen, der in einer zu den einander gegenüberliegenden Wänden senkrechten Richtung begrenzt verformbar ist.
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Ein solcher Ausgleichsabschnitt kann insbesondere zwei einander gegenüberliegende Flansche umfassen, die jeweils entlang eines ihrer Ränder mit dem Mittelstück verbunden sind. Ein solcher Ausgleichsabschnitt ist einer zu den einander gegenüberliegenden Wänden und zu den Flanschen senkrechten Richtung verformbar, solange die Flansche sich an ihren ersten Rändern nicht berühren, und eine Grenze der Verformbarkeit ist erreicht, sobald die Flansche beginnen, sich flächig zu berühren und sich einander abzustützen.
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Die Flansche können entlang eines zweiten Randes einteilig über eine U-förmige Biegung verbunden sein. Eine solche Verbindung der Flansche untereinander erleichtert das nachträgliche Einfügen des Stützkörpers, wenn die rinnenförmigen Elemente der Crashbox bereits zusammengefügt sind.
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Alternativ können die Flansche auch untereinander unverbunden sein; dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Stützkörper aus zwei Teilen besteht, die jeder für sich – und vorzugsweise vor dem Verbinden der rinnenförmigen Elemente untereinander – an einem der rinnenförmigen Elemente befestigt werden.
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Eine Mittelebene, in der die rinnenförmigen Elemente miteinander verbunden sind, erstreckt sich vorzugsweise zwischen den einander gegenüberliegenden Flanschen des Ausgleichsabschnitts.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Stoßfängers mit zwei Crashboxen gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung;
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2 einen schematischen Längsschnitt durch eine der Crashboxen und einen den Verankerungsabschnitt der Crashbox aufnehmenden vordern Endabschnitt eines Längsträgers;
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3 eine Seitenansicht der Crashbox aus 2;
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4 eine perspektivische Ansicht eines Stützkörpers gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
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5 eine perspektivische Ansicht der Crashbox mit dem in ihrem Inneren montierten Stützkörper der 4;
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6 eine perspektivische Ansicht eines Stützkörpers gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung; und
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7 einen schematischen Querschnitts des Stützkörpers der 6.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht vom Fahrzeuginneren her einen Stoßfänger 1 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit zwei an seiner Innenseite befestigen Crashboxen 2. Der Stoßfänger 1 ist hier ein einfaches einwandiges Stahlprofil von im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt mit einer Frontplatte 3, die durch zwei sich in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Crashboxen 2 eingeprägte Sicken 4 versteift ist, und mit vom oberen und unteren Rand der Frontplatte 3 aus zum Fahrzeuginneren hin horizontal abgewinkelten Flanken 5. Die Crashboxen 2 greifen von der Fahrzeuginnenseite her in den von der Frontplatte 3 und den Flanken 5 begrenzten Hohlraum an der Innenseite des Stoßfängers 1 ein und sind dort verschweißt.
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Die Crashboxen 2 umfassen ihrerseits jeweils zwei hier im Wesentlichen rinnenförmige Elemente, die wie der Stoßfänger 1 aus Stahlblech geformt sind und von denen jeweils ein zur Fahrzeugaußenseite hin angeordnetes mit 6 und ein zur Fahrzeugmitte hin angeordnetes mit 7 bezeichnet ist. Die rinnenförmigen Elemente 6, 7 weisen jeweils eine in 2 im Schnitt gezeigte großflächige vertikale Wand 8 und an deren oberem und unterem Rand abgewinkelte horizontale Flanken 9, 10 auf. An einem dem Stoßfänger 1 zugewandten Abschnitt 11 (siehe 1), im Folgenden auch als Hauptabschnitt bezeichnet, der Crashbox 2 sind an den einander zugewandten Rändern der horizontalen Flanken 9, 10 der Elemente 6, 7 streifenförmige, miteinander verschweißte Flansche 12 nach oben bzw. unten abgewinkelt. Die einander berührenden Oberflächen der oberen und unteren Flansche 12 der Elemente 6, 7 liegen in einer gleichen vertikalen Ebene, die in 2 mit 30 bezeichnet ist. In einem vom Stoßfänger 1 abgewandten Abschnitt der Crashboxen 2, als Verankerungsabschnitt 13 bezeichnet, fehlen die Flansche 12.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine der Crashboxen 2 entlang einer horizontalen, die vertikalen Wände 8 beider Elemente 6, 7 kreuzenden Schnittebene. Im Verankerungsabschnitt 13 verlaufen die vertikalen Wände 8 geradlinig und parallel zur Ebene 30 in zwei jeweils mit 31 bezeichneten Ebenen. Im Hauptabschnitt 11 sind die Wände 8 im Längsschnitt wellenförmig. Die 2 zeigt drei vollständige Wellen 32 an jeder Wand 8; es liegt auf der Hand, dass die Zahl der Wellen auch größer oder kleiner sein könne, oder dass das innen liegende Element 7, da es länger als das außen liegende Element 6 ist, mehr Wellen als letzteres aufweisen kann.
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Wellentäler 16 der Wellen 32 liegen jeweils in der Ebene 31; Wellenberge 15 sind aus der Ebene 31 zu einer von der Ebene 30 abgewandten Seite hin ausgelenkt und zwar umso stärker, je weiter sie vom Verankerungsabschnitt 13 entfernt sind. Die zum Stoßfänger 1 hin zunehmende Amplitude der Wellen 32 hat zur Folge, dass der Verformungswiderstand der Wellen 32 vom Verankerungsabschnitt 13 zum Stoßfänger 1 hin abnimmt. Unter der Belastung eines Zusammenstoßes gibt daher zunächst die dem Stoßfänger 1 am nächsten benachbarte Welle 32 nach, dann die daran anschließende, und so weiter. Es ist daher eine relativ hohe Kollisionsgeschwindigkeit erforderlich, um eine Verformung auch im hinteren Bereich der Crashbox zu erreichen. Infolgedessen ist auch die Wahrscheinlichkeit relativ hoch, dass bei einer Kollision der Längsträger unbeschädigt bleibt und eine Reparatur mit mäßigem Aufwand möglich ist.
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Im Verankerungsabschnitt 13 sind die horizontalen Flanken 9, 10 schmaler als im Hauptabschnitt 11, so dass die miteinander verschweißten Flansche 12 hier fehlen und stattdessen die einander zugewandten Kanten der horizontalen Flanken 9, 10 beider Elemente 6, 7 durch einen Spalt 14 getrennt sind, der sich über die gesamte Länge des Verankerungsabschnitts 13 erstreckt.
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Auf die vertikalen Wände 8 ist im Verankerungsabschnitt 13 jeweils ein haarnadelförmig gekrümmtes Element 17 aus dünnwandigem Blech aufgesteckt, an dem jeweils zwei Muttern 18 fluchtend mit Bohrungen 19 der Wände 8 sowie von Seitenwänden eines den Verankerungsabschnitt 13 aufnehmenden Längsträgers 20 befestigt sind. Der Anschlag eines abgewinkelten Randabschnitts 21 des haarnadelförmigen Elements 17 an einer Vorderkante des Längsträgers 20 markiert eine Stellung, in der die Bohrungen 19 des Verankerungsabschnitts 13 und des Längsträgers 20 miteinander fluchten, sodass Schrauben 22 durch sie hindurch in die Muttern 18 eingeschraubt werden können. Durch Festziehen dieser Schrauben 22 werden die vertikalen Wände 8 beider Elemente 6, 7, ggf. unter geringfügiger Aufweitung des Spalts 14, fest an die Innenflächen des Längsträgers 20 gepresst.
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Im Inneren des Verankerungsabschnitts 13 ist ein zweiteiliger Stützkörper 23 angebracht und, wie in der perspektivischen Ansicht der 4 zu erkennen, besteht der Stützkörper 23 aus zwei zueinander im Wesentlichen spiegelbildlichen Formteilen 24, 25, die aus demselben Stahlblech geformt sein können wie die rinnenförmigen Elemente 6, 7. Jedes Formteil 24, 25 umfasst ein im Wesentlichen ebenes, quer zur Einsteckrichtung des Verankerungsabschnitts 13 in den Längsträger 20 orientiertes Mittelstück 26 sowie von den vier Rändern des Mittelstücks 26 abgewinkelte Flansche 27, 28, 29. Die Flansche 27 sind jeweils T-förmig zugeschnitten, wobei der Querbalken des T an das Mittelstück 26 angrenzt und der Fuß des T, wie in 5 zu erkennen, zwischen den die Schrauben 22 aufnehmenden Bohrungen 19 flächig an der vertikalen Wand 8 des Elements 6 oder 7 anliegt. In gleicher Weise liegen die Flansche 28 an den horizontalen Flanken 9, 10 der Elemente 6, 7 an.
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Die Flansche 27, 28 können an den Innenseiten der rinnenförmigen Elemente 6, 7 verschweißt werden, bevor letztere entlang der Flansche 12 miteinander verbunden werden, um die Crashbox 2 zu bilden. Es ist aber auch möglich, erst die rinnenförmigen Elemente 6, 7 zusammenzufügen und dann die Formteile 24, 25 über das vom Stoßfänger 1 abgewandte offene Ende der Crashbox 2 in den Verankerungsabschnitt 13 einzuführen. Da die Flansche 27, 28 dem offenen Ende zugewandt sind, ist es nicht schwierig, sie durch Punktschweißen im Verankerungsabschnitt 13 zu befestigen, indem ein Backen einer dazu verwendeten Schweißzange in das offene Ende des Verankerungsabschnitts 13 eingeführt wird.
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Die Flansche 29 der beiden Formteile 24, 25 liegen einander unter Ausbildung eines schmalen Spalts 33 gegenüber. Die Breite des Spalts 33 ist so gewählt, dass unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen der rinnenförmigen Elemente 6, 7 und der Formteile 24, 25 die Formteile 24, 25 sicher zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden 8 der Elemente 6, 7 Platz finden; in der Praxis genügt eine Breite des Spalts 33 von wenigen Millimetern. Indem bei einer Zusammenstoß die Flansche 29 aneinanderstoßen, begrenzen sie das Ausmaß, in dem sich die Crashbox 2 am Fuß des Verankerungsabschnitts 13 verengen kann, und in der Folge auch das Ausmaß der möglichen Aufspreizung der vom Stoßfänger 1 abgewandten Enden der rinnenförmigen Elemente 6, 7. So ist Gefahr einer Verformung des den Verankerungsabschnitt 13 aufnehmenden Endbereichs des Längsträgers 20 im Kollisionsfall ebenfalls verringert.
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Die 6 und 7 zeigen eine zweite Ausgestaltung des Stützkörpers 23 in einer zu 4 analogen perspektivischen Ansicht bzw. in einem Querschnitt entlang der gleichen Schnittebene wie in 2. Form und Abmessungen der Mittelstücke 26 und Flansche 27, 28 sind dieselben wie in 4 dargestellt; ein Unterschied liegt lediglich darin, dass die einander gegenüberliegenden, mit den Mittelstücken 26 jeweils über einen in etwa rechtwinklig gebogenen Rand 34 verbundenen Flansche 29 an den Rändern 34 gegenüberliegenden Rändern 35 einteilig durch eine U-Biegung 36 verbunden sind. Die Einteiligkeit des Stützkörpers 23 gewährleistet, dass die Mittelstücke 26 beiderseits des Spalts 33 in einer gleichen Ebene liegen und die Verengung des Verankerungsabschnitts 13 im Zusammenstoßfall durch Gegeneinanderstoßen wirksam begrenzen können. Umgekehrt kann die U-Biegung 36 geringfügig aufgeweitet werden, um einen flächigen Kontakt der Flansche 27 an beiden vertikalen Wänden 8 zu ermöglichen, wenn Fertigungstoleranzen des Verankerungsabschnitts 13 bzw. des Stützkörpers 23 dies erforderlich machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßfänger
- 2
- Crashbox
- 3
- Frontplatte
- 4
- Sicke
- 5
- Flanke
- 6
- rinnenförmiges Element
- 7
- rinnenförmiges Element
- 8
- vertikale Wand
- 9
- horizontale Flanke
- 10
- horizontale Flanke
- 11
- Hauptabschnitt
- 12
- Flansch
- 13
- Verankerungsabschnitt
- 14
- Spalt
- 15
- Wellenberg
- 16
- Wellental
- 17
- Element
- 18
- Mutter
- 19
- Bohrung
- 20
- Längsträger
- 21
- Randabschnitt
- 22
- Schraube
- 23
- Stützkörper
- 24
- Formteil
- 25
- Formteil
- 26
- Mittelstück
- 27
- Flansch
- 28
- Flansch
- 29
- Flansch
- 30
- Ebene
- 31
- Ebene
- 32
- Welle
- 33
- Spalt
- 34
- Rand
- 35
- Rand
- 36
- U-Biegung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0019518 A1 [0002]