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Die Erfindung betrifft eine Stoßfänger-Anordnung in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Querträger für eine solche Stoßfänger-Anordnung nach dem Patentanspruch 9.
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Der Querträger einer heckseitigen Stoßfänger-Anordnung im Fahrzeug kann am Heckabschlussblech der Fahrzeugkarosserie befestigt sein und ist so ausgelegt, dass bei einem Heckaufprall größere Schadensfälle weitgehend vermieden werden. Zur Bereitstellung der hierzu erforderlichen Bauteilsteifigkeit ist der Querträger üblicherweise aus Stahl oder Kunststoff hergestellt. Im Crashfall kann dann der Querträger unter Deformation Aufprallenergie abbauen und dadurch größere Beschädigungen des Fahrzeugrohbaus verhindern.
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Aus der
DE 10 2004 008 740 A1 ist eine Stoßfänger-Anordnung für ein Fahrzeug bekannt. Der darin gezeigte Querträger weist einen sich in der Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Grundkörper auf. Dieser hat an seinen seitlichen Anbindungsstellen jeweils zwei vorragende Crashboxen, die in der Zusammenbaulage in Flanschverbindung mit den hinteren Enden der Fahrzeuglängsträger bringbar sind. Die Realisierung der Querträger aus einem Metall- oder Kunststoffmaterial ist mit hohem fertigungstechnischen Aufwand sowie Kostenaufwand verbunden.
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Aus der
DE 10 2008 037 244 A9 ist eine gattungsgemäße Stoßfänger-Anordnung bekannt, bei der ein Grundkörper des Querträgers zwischen den Anbindungsstellen zur Anbindung am Karosserierohbau eine quer verlaufende Deformationsstruktur aufweist, die am Karosserierohbau abgestützt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Stoßfänger-Anordnung in einem Fahrzeug bereitzustellen, bei der der Querträger in einfacher Weise hergestellt ist und im Crashfall größere Schadensfälle an der Fahrzeugkarosserie weitgehend vermieden werden können.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, auf der, der Fahrzeugkarosserie zugewandten Seite des Querträgers eine zusätzliche Deformationsstruktur vorzusehen, über die im Crashfall zusätzliche Aufprallenergie abgebaut werden kann, wodurch weniger Aufprallenergie in den Fahrzeugrohbau eingeleitet wird. Allgemein ausgedrückt weist daher der Querträger nicht nur die im Stand der Technik bekannten seitlichen Crashboxen auf, die in Doppelfunktion sowohl zur Befestigung des Querträgers als auch zur Energieabsorption im Crashfall wirken. Vielmehr ist zwischen den beiden seitlichen Anbindungsstellen die oben erwähnte zusätzliche Deformationsstruktur vorgesehen, mit der ebenfalls Aufprallenergie abgebaut werden kann. Vor diesem Hintergrund weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 der sich quer erstreckende Grundkörper des Querträgers zwischen den beiden Anbindungsstellen zumindest einen, insbesondere quer verlaufenden Stützflansch auf. Der vom Querträger-Grundkörper nach vorne/hinten abragende Stützflansch ist an der Karosseriestruktur lose abgestützt.
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Im Crashfall wird somit zunächst der Stützflansch des Grundkörpers unter Abbau der Aufprallenergie deformiert, und zwar bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Grundkörper des Querträgers in Anlage mit der Karosseriestruktur verlagert wird. Ab diesem Zeitpunkt wird dann der Grundkörper des Querträgers unter weiterem Abbau von Aufprallenergie bis maximal auf ein Blockmaß deformiert.
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Die Abstützung des Querträger-Stützflansches am Karosserierohbau erfolgt bevorzugt bereits im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeuges, das heißt in der noch unfallfreien Einbaulage des Querträgers. Alternativ dazu kann der Stützflansch in der Einbaulage des Querträgers auch über einen freien Abstand von der Karosseriestruktur beabstandet sein und sich erst im Crashverlauf am Karosserierohbau abstützen.
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Um eine behinderungsfreie Deformation des Stützflansches zu gewährleisten, weist der Querträger-Grundkörper einen, gegenüber den Stützflansch zurückgesetzten freien Verformungsraum auf. Dieser ist bevorzugt auf seiner, der Karosseriestruktur zugewandten Seite offen gestaltet. Im Crashfall kann daher der sich deformierende Stützflansch in den Verformungsraum hinein verlagert werden.
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Der Stützflansch und/oder der angrenzende Verformungsraum erstrecken sich bevorzugt in der Fahrzeugquerrichtung durchgängig zwischen den beiden seitlichen Anbindungsstellen des Querträgers, um in der Fahrzeugquerrichtung ein in etwa gleichbleibendes Crashverhalten der Stoßfänger-Anordnung zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß ist der Querträger im Querschnittsprofil brückenförmig ausgebildet. In diesem Fall ist der Verformungsraum durch einen zurückgesetzten, im Querträger-Grundkörper angeformten Wannenboden und durch seitlich vom Wannenboden hochgezogene Seitenwände begrenzt. Die Seitenwände gehen an ihren, der Fahrzeugkarosserie zugewandten Enden in die Stützflansche über. Entsprechend erstreckt sich in diesem Fall der Verformungsraum rinnenartig im Querträger-Grundkörper entlang der Fahrzeugquerrichtung. Die beiden oberen und unteren Stützflansche können bevorzugt lediglich schmale Randstege sein, die sich insbesondere in der Fahrzeugquerrichtung durchgängig zwischen den beiden Anbindungsstellen des Querträgers erstrecken.
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Die Karosseriestruktur kann im Fahrzeugheckbereich bevorzugt durch ein sich quer sowie durchgängig erstreckendes hochkant aufgestelltes Abschlussblechteil gebildet sein. Dieses kann speziell mit einem Stützabschnitt sehr hoher Bauteilsteifigkeit ausgebildet sein, mit dem der Stützflansch des Querträgers in Anlage bringbar ist.
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Der Stützabschnitt der Karosseriestruktur kann sich bevorzugt durchgängig streifenförmig in der Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Um eine einwandfreie Abstützung des Querträger-Stützflansches zu erreichen, kann der karosserieseitige Stützabschnitt und der Stützflansch im Wesentlichen deckungsgleich gestaltet sein.
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Wie oben erwähnt, können die Stützflansche als schmale Randstege ausgebildet sein. Im Crashfall ergibt sich somit nahezu ein Linienkontakt zwischen dem Stützflansch und dem Anschlußblechteil mit entsprechend großen Kraftspitzen. Damit diese Kraftspitzen nicht zu einer Beschädigung des Anschlußblechteils führen, sind die Stützabschnitte des Karosserierohbaus äußerst bauteilsteif ausgebildet, etwa als eine Doppelwandstruktur mit einander überlappenden Blechteilen.
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Bevorzugt ist es, wenn die Doppelwandstruktur nicht nur zur Erhöhung der Steifigkeit verwendet wird, sondern in Doppelfunktion auch zum Beispiel Teil einer Flanschverbindung ist, bei der beispielhaft die Profilränder eines Abschlussblechteiles und eines Anbaublechteiles miteinander verbunden sind. Alternativ dazu und/oder zusätzlich kann der Stützabschnitt der Karosseriestruktur zur Steifigkeitserhöhung auch eine Sicke aufweisen, die in Richtung auf den Querträger vorragt und deren Scheitelbereich in Anlage mit dem zugewandten Querträger-Stützflansch bringbar ist.
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Aufgrund der oben dargelegten Querträger-Geometrie kann verstärkt Aufprallenergie abgebaut werden. Vor diesem Hintergrund kann gegebenenfalls sogar auf die Realisierung des Querträgers aus Kunststoff oder Metall verzichtet werden und demgegenüber ein kostengünstiger elastisch oder plastisch verformbarer Schaumstoff, etwa ein Hartschaum, verwendet werden.
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An den beiden seitlichen Anbindungsstellen des Querträgers können beispielhaft vorragende Konsolen vorgesehen sein, die in Flanschverbindung mit den Karosserie-Längsträgern des Fahrzeuges verschraubt sind. Insbesondere in Kombination mit der erfindungsgemäßen Querträger-Geometrie ist es jedoch von Vorteil, wenn jede der Anbindungsstellen des Querträgers eine Anlageschulter mit einer Kontaktfläche aufweist, die in der Einbaulage an der Karosseriestruktur abstützbar ist. Bevorzugt kann der Stützflansch flächenbündig in die Kontaktfläche der Anlageschulter der Anbindungsstelle übergehen, wodurch im Crashfall die Krafteinleitung in den Karosserierohbau verbessert wird.
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Besonders bevorzugt kann in der Anlageschulter ein Befestigungszapfen angeformt sein, der in formschlüssige Steckverbindung mit einer karosserieseitigen Aufnahme bringbar ist. Zur Vermeidung von zusätzlichen Schraubverbindungen ist es bevorzugt, wenn der Befestigungszapfen des Querträgers durch Überpressung im Kontaktbereich im Festsitz formschlüssig in die karosserieseitige Aufnahme eingesteckt ist. Bei einem Heckaufprall kann sich somit der Befestigungszapfen in der Fahrzeuglängsrichtung weiter in die karosserieseitige Aufnahme hinein verschieben, wodurch sich der brückenförmige Querträger behinderungsfrei deformieren kann, d. h. Aufprallenergie abbauen kann.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen. Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 den Heckbereich eines Fahrzeuges mit weggelassener Stoßfängerabdeckung;
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2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene I-I aus der 1;
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3 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene II-II aus der 1;
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4 in einer Seitenansicht den Montagevorgang zum Befestigen des Stoßfänger-Querträgers am Fahrzeugrohbau; und
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5 eine Ansicht entsprechend der 2, anhand der das Crashverhalten des Querträgers veranschaulicht ist.
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In der 1 ist in grobschematischer Darstellung der Heckbereich eines Fahrzeuges gezeigt. Bauteile, die nicht für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind, sind in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Demzufolge besteht der Heckbereich des Fahrzeuges aus einem heckseitigen Abschlussblechteil 1, das sich über die gesamte Fahrzeugbreite in der Fahrzeugquerrichtung y erstreckt. Das Abschlußblechteil 1 ist Bestandteil des Karosserierohbaus und begrenzt innenseitig den Laderaum 3 des Fahrzeuges. Am Abschlussblechteil 1 schließen die beiden seitlichen Fahrzeug-Längsträger 5 ab. Im weiteren Verlauf in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten folgt ein Stoßfänger-Querträger 7, der mit seinen seitlichen Anbindungsstellen 9 an den hinteren Enden der beiden Fahrzeug-Längsträger 5 befestigt ist. Der Querträger 7 ist nicht aus Metall oder Kunststoff, sondern vollständig aus Schaumstoff, etwa einem elastisch oder plastisch verformbaren Hartschaum, hergestellt. Der Querträger 7 ist dabei in der Fahrzeugquerrichtung y nicht durchgängig aus Vollmaterial hergestellt. Vielmehr weist dieser zwischen den beiden Anbindungsstellen 9 eine in der 1 gestrichelt angedeutete Fachwerkstruktur 11 auf, die jeweils in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten sowie nach vorne taschenförmige Aussparungen 13 bildet.
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Der Querträger 7 ist mit Bezug auf eine vertikale Längsmittelebene des Fahrzeuges spiegelsymmetrisch ausgeführt und ist gemäß der 2 aus einem Grundkörper 15 aufgebaut, in dessen mittleren Bereich die Fachwerkstruktur 11 vorgesehen ist. An den seitlich äußeren Bereichen weist der Grundkörper 15 die später anhand der 3 und 4 beschriebenen Anbindungsstellen 9 auf. Wie aus der 2 weiter hervorgeht, weist der Grundkörper 15 des Querträgers 7 zusätzlich zur Fachwerkstruktur 11 zwischen den beiden Anbindungsstellen 9 eine Deformationsstruktur 19 sowie auf der, dem Abschlussblechteil 1 zugewandten Seite eine zusätzliche Deformationsstruktur 17 auf, mit der im Falle eines Heckaufpralles zusätzlich Aufprallenergie absorbiert werden kann, wie es später anhand der 5 beschrieben ist.
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Im Bereich der Deformationsstruktur 17 ist der Querträger 7 im Querschnittsprofil brückenförmig ausgebildet. Hierzu sind am Grundkörper 15 obere und untere Stützflansche 19 vorgesehen, die sich mit ihrer freien Stirnseite auf entsprechende obere und untere Stützabschnitte 21 des Abschlussblechteiles 1 lose abstützen. Die beiden oberen und unteren Stützflansche 19 sind gemäß der 2 lediglich schmale Randstege, die sich in der Fahrzeugquerrichtung y durchgängig zwischen den beiden Anbindungsstellen 9 des Querträgers 7 durchgängig erstrecken. Zur Ausbildung der in der 2 gezeigten Brücken-Geometrie begrenzen die beiden Stützflansche 19 in der Fahrzeughochrichtung z einen freien Verformungsraum 23.
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Dieser ist in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten durch einen im Querträger 7 ausgebildeten, zurückgesetzten Wannenboden 25 begrenzt, von dem seitlich hochgezogene Seitenwände 27 vorragen, an die sich seitlich nach außen abgewinkelt die Stützflansche 19 anschließen.
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Bei einem Heckaufprall werden somit zunächst über die beiden schmalen Stützflansche 19 Aufprallkräfte in das Abschlussblechteil 1 eingeleitet. Um eine Deformation des Abschlussblechteiles 1 zu vermeiden, sind dessen Stützabschnitte 21 mit hoher Bauteilsteifigkeit ausgeführt. So ist in der 2 der obere Stützabschnitt 21 des Abschlussblechteiles 1 durch eine Flanschverbindung 31 gebildet, bei der einander überlappende Profilränder 33 des Abschlussblechteiles 1 und eines Anbaublechteiles 35 über eine nicht dargestellte Schweißverbindung miteinander verbunden sind. Der in der 2 gezeigte untere Stützabschnitt 19 des Abschlussblechteiles 1 ist dagegen ein Scheitelbereich einer Blechsicke 37, die in Richtung auf den Querträger 7 vorragt.
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Die beiden Stützflansche 19 gehen in der Fahrzeugquerrichtung y nach außen flächenbündig in Kontaktflächen 39 (3 und 4) von Anlageschultern 38 über, die Bestandteil der Anbindungsstellen 9 sind. Die Anlageschultern 38 sind mit ihren Kontaktflächen 39 in Anlage mit Stützflächen 41 (3) des Anschlußblechteil 1. Auf diese Weise ist der Querträger 7 in der Fahrzeugquerrichtung y vollständig durchgängig in Anlage mit dem Anschlußblechteil 1. Der rillenförmige, freie Verformungsraum 23 des Querträgers 7 ist in der Fahrzeugquerrichtung y seitlich nach außen jeweils durch die Anlageschultern 38 der Anbindungsstellen 9 begrenzt.
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Die Befestigung der Anbindungsstellen 9 des Querträgers 7 an den beiden Fahrzeuglängsträgern 5 erfolgt nicht durch eine herkömmliche Flanschverbindung bei der einander zugewandte Flansche des Querträgers 7 und der Längssträger 5 miteinander aufwändig zu verschrauben sind. Vielmehr erfolgt die Befestigung alleine durch eine formschlüssige Steckverbindung. Hierzu ist gemäß den 3 und 4 in der Kontaktfläche 39 der Anbindungsstelle 9 ein Befestigungszapfen 43 angeformt. Der Befestigungszapfen 43 ist in der 3 in eine karosseriefeste Aufnahme 45 im Festsitz eingesteckt. Die karosseriefeste Aufnahme 45 ist in den 3 und 4 durch das nach hinten offene Hohlprofil der Längsträger 5 gebildet, das mit dem Randbereich einer Durchführungsöffnung 47 des Abschlussblechteils 1 verschweißt ist. Auf diese Weise kann gemäß der 4 der Befestigungszapfen 43 durch die Durchführungsöffnung 47 bis in das Hohlprofil 45 des Längsträgers 5 eingesteckt werden.
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Im Fertigungszustand vor dem Zusammenfügen des Querträgers 7 an den beiden Fahrzeug-Längsträgern 5 weist der Befestigungszapfen 43 ein vordefiniertes Übermaß auf. Dadurch wird der Befestigungszapfen 43 beim Zusammenfügen aufgrund von Überpressung im Kontaktbereich im Festsitz in dem Hohlprofil 45 des Fahrzeug-Längsträgers 5 gehaltert. In der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten schließt sich gemäß der 3 mit geringfügigem Abstand eine Stoßfängerabdeckung 51 an.
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Nachfolgend wird anhand der 5 das Crashverhalten des Stoßfänger-Querträgers 7 bei einem Heckaufprall beschrieben, in der der noch nicht deformierte Querträger 7 in gestrichelten Linien angedeutet ist: So wird zunächst der Aufprallimpuls FA über die beiden Stützflansche 19 des Querträgers 7 in die steifen Stützabschnitte 21 des hinteren Abschlussblechteil 1 eingeleitet. Hierbei können sich die Stützflansche 19 unter Abbau von Aufprallenergie verformen, und zwar solange, bis der Wannenboden 25 des Querträgers 7 in Anlage mit dem Abschlussblechteil 1 gedrückt ist, wie es in der 5 dargestellt ist. Erst dann wird unter weiterem Abbau von Aufprallenergie der Grundkörper 15 mitsamt seiner Fachwerkstruktur 11 gegebenenfalls bis auf ein Blockmaß deformiert.