DE19913078A1

DE19913078A1 - Fahrzeug mit einem Stoßfänger

Info

Publication number: DE19913078A1
Application number: DE1999113078
Authority: DE
Inventors: Bernd Lischo
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-09-28

Abstract

Es sind bereits Fahrzeuge mit Stoßfängern bekannt, bei denen bei einem Offset-Crash auch die stoßabgewandte Seite der Fahrzeugstruktur beschädigt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Stoßdämpfer zu schaffen, bei dem die Reparaturkosten bei kleineren Unfällen niedrig bleiben. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, daß der Stoßfänger (1, 1') eine Crashbox (4, 4') aufweist, die in Fahrzeuglängsrichtung x aus mindestens zwei hintereinander geschalteten Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') besteht und daß der Aufbau der Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') so ausgebildet ist, daß die Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') eine definierte Verformungsenergie aufnehmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Stoßfänger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Fahrzeugen schließt sich an den vorder- und/oder rückseitigen Stoßfänger eine Längsträgerstruktur an, die bei einem Fahrzeugcrash durch plasti sche Verformung Energie aufnimmt. Bei den bekannten Stoßfängern kommt es ins besondere bei einem sogenannten "Offset-Crash", d. h. bei einem seitlich versetzten Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis, zu einem seitlichen Ausknicken der Längsträger. Bei diesem Energieabbau wird auch der vom Stoß abgewandte Stoß träger beschädigt, so daß relativ hohe Reparaturkosten entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Stoßfänger zu schaffen, bei dem die Reparaturkosten bei kleineren Unfällen niedrig bleiben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Stoßfänger weist eine Crash-Box auf, die in Fahrzeuglängs richtung gesehen aus mindestens zwei, hintereinander geschalteten Kammern be steht. Der Aufbau der Kammern ist so gestaltet, daß die Kammern eine definierte Verformungsenergie aufnehmen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kam mern ist vorteilhafterweise nahezu jede Kraft-Weg-Kurve darstellbar. Die von der Crashbox aufnehmbare Verformungsenergie ist in einer vorteilhaften Ausführungs form so eingestellt, daß Unfälle mit einer Geschwindigkeit von bis zu 25 km/h durch die erfindungsgemäße Crashbox aufgenommen werden, ohne daß die sich an die Crashbox anschließenden Längsträger beschädigt werden. Durch die Verwendung von Strangprofilen ist die erfindungsgemäße Crashbox relativ preisgünstig herstellbar. Von Vorteil ist ferner, daß das Strangprofil in einer Ausführungsform aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist die Crashbox unempfindlich für die Ausbildung von Durchbrüchen oder dergleichen.

Eine definierte Verformung der Crashbox wird dadurch erreicht, daß die Kammer wände senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung Einschnürungen oder Sollverfor mungsbereiche aufweisen, damit sich die in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Seitenwände der Kammern durch Faltung oder dergleichen bei einem Aufprall auf ein Hindernis verformen. Eine Einstellung der Verformungsenergie erfolgt in einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch, daß die Wandstärken der Seitenwände der einzelnen Kammern unterschiedlich groß sind. Ferner können vorteilhafterweise zur Aufnahme von Kräften Verstärkungsstege in den Kammern ausgebildet sein.

Zur Aufnahme geringer Verformungsenergien, d. h. beispielsweise bei einer Auf prallgeschwindigkeit eines Fahrzeuges auf ein stehendes Hindernis von bis zu 5 km/h, ist der Stoßfänger mit einer Außenschicht aus einem flexibel verformbaren Schaum versehen, der sich nach einem Aufprall mit einer solchen geringen Auf prallgeschwindigkeit reversibel, d. h. ohne bleibenden Schaden, zurückverformt. Der Schaum besteht vorteilhafterweise aus Polypropylen oder aus Polyurethan oder aus einem gleichartigen Kunststoff.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf einen Stoßfänger, der an zwei beabstandeten Längsträgern eines Fahrzeuges angeordnet ist,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des in der Fig. 1 gezeigten Stoßfängers längs der Linie II-II in der Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stoß fängers,

Fig. 4 eine Ansicht von oben auf einen verformten Stoßfänger nach einem Offset-Crash auf ein Hindernis und

Fig. 5 eine mit dem Stoßfänger nach den Fig. 2 oder 3 darstellbare Kraft- Weg/Geschwindigkeits-Kurve.

Die Fig. 1 zeigt einen Stoßfänger 1, der an zwei seitlich voneinander beabstande ten Längsträgern 2 eines nicht dargestellten Fahrzeuges 3 angeordnet ist. Der Stoßfänger 1 besteht im wesentlichen aus einer Crashbox 4 und einer die Crashbox 4 umgebenden Außenschicht 5 aus einem reversibel verformbaren Schaum. Die Außenschicht 5 ist in der gezeigten Ausführungsform einstückig auf der sich in der Fahrzeugquerrichtung y erstreckenden Außenfläche 6 der Crashbox 4 sowie an den beiden Stirnseiten 7 der Crashbox 4 angeordnet.

Die in den Fig. 1 bis 3 jeweils gezeigte Crashbox 4, 4' weist in Fahrzeuglängs richtung x drei hintereinander geschaltete Kammern 8, 9, 10; 8', 9', 10' auf. Bei der in der Fig. 2 gezeigten Crashbox 4 weisen die Außenwände 11, 12, 13 der Kam mern 8, 9, 10 jeweils mindestens eine Sollbiegestelle oder einen Sollververfor mungsbereich 14, 15, 16 auf. Die genannten Sollbiegestellen 14, 15, 16 werden in der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform dadurch gebildet, daß die gegen überliegenden Außenwände 11, 12, 13 der einzelnen Kammer 8, 9, 10 in Richtung eines Hohlraumes 17, 18, 19 der jeweiligen Kammer 8, 9, 10 gekrümmt sind. Da durch ergibt sich an der jeweiligen Sollbiegestelle 14, 15, 16 jeweils eine Ein schnürung 20, 21, 22.

Die Höhe der durch die jeweilige Kammer 8, 9, 10 aufnehmbare Verformungsener gie wird in der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform neben der Steifigkeit des verwendeten Materials, der Auslegung der Sollbiegestellen 14, 15, 16 und der Geometrie der Kammern 8, 9, 10 zusätzlich durch die Wandstärke oder Wanddicke a, b, c der einzelnen Außenwände 11, 12, 13 der Kammern 8, 9, 10 bestimmt.

So weisen die in der Fig. 2 gezeigten Außenwände 11 der Kammer 8 eine relativ geringe Wandstärke a auf, die bei a = 2 bis 4 mm liegen kann. Die Außenwände 12 der Kammer 9 sind dagegen um einen Betrag x = 0,5 bis 1 mm dicker. Die Wand dicke b der Außenwände 12 beträgt somit b = a + x. Auch die Außenwände 13 der Kammer 10 sind um einen Betrag y, d. h. beispielsweise um y = 0,5 bis 1 mm, dicker als die Wanddicke b der Außenwände 12. Damit ergibt sich die Wanddicke c der Außenwände 13 durch die Gleichung c = a + x + y.

In der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform nimmt die aus dem reversiblen Schaum bestehende Außenschicht 5 eine Aufprallenergie des Fahrzeuges 3 auf ein stehendes Hindernis 30 von bis zu 4 km/h auf, wobei das Hindernis 30 in der Fig. 4 gezeigt ist. Durch die Crashbox 4 wird maximal eine Aufprallenergie aufgenommen, die entsteht, wenn das Fahrzeug 3 mit einer Geschwindigkeit von bis zu ca. 20 bis 25 km/h gegen ein stehendes Hindernis 30 fährt. Die bei einer Geschwindigkeit von mehr als 25 km/h auftretende Aufprallenergie des Fahrzeuges 3 gegen ein stehendes Hindernis 30 wird durch die Längsträger 2 und die damit verbundene Struktur des Fahrzeuges 3 aufgenommen.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform einer Crashbox 4' sind gleiche Teile wie bei der in der Fig. 2 gezeigten Crashbox 4 mit dem gleichen Bezugszei chen und zusätzlich mit einem Apostroph versehen. Die in der Fig. 3 gezeigte Ausführungsform einer Crashbox 4' unterscheidet sich von der in der Fig. 2 ge zeigten Ausführungsform einer Crashbox 4 durch die Geometrie der Kammern 8', 9', 10'. Der durch die Außenwände 11', 12', 13' sowie durch Querstege 23', 24', 25' und 26' gebildete Querschnitt der jeweiligen Kammer 8', 9' und 10' setzt sich aus einem rechteckförmigen bzw. U-förmigen Querschnitt und einem sich daran an schließenden trapezförmigen Querschnitt zusammen. Dadurch ergibt sich jeweils eine Sollbiegestelle 14', 15', 16' an dem Übergang von dem geradlinigen Abschnitt in den nach außen geneigten Abschnitt der jeweiligen Außenwand 11', 12' und 13'. Eine weitere Sollbiegestelle 27, 28, 29 in der jeweiligen Kammer 8', 9', 10' wird durch eine Querschnittsschwächung der jeweiligen, sich gegenüberliegenden Außenwänden 11', 12' und 13' in Höhe der dazugehörigen Querstege 24', 25' und 26' erreicht.

Die Fig. 4 zeigt einen verformten Stoßfänger 1 nach einem Aufprall auf ein stehen des Hindernis 30. Nach dem Aufprall hat sich die Außenschicht 5 wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückverformt. Die Kammern 8, 9, 10 der Crashbox 4 wur den jedoch durch die Aufprallenergie bleibend beschädigt. Da die gesamte Aufprall energie durch die Crashbox 4 aufgenommen wurde, bleiben die sich an den Stoß fänger 1 anschließenden Längsträger 2 umverformt.

Die Fig. 5 zeigt ein Kraft-Weg- und ein Kraft-Geschwindigkeits-Diagramm, aus dem die durch den Stoßfänger 1 aufgenommene Aufprallenergie nach einem bestimmten Verformungsweg x und nach einer Fahrzeuggeschwindigkeit hervorgeht. Nach einem Verformungsweg x = von ca. 3 cm und einer dazugehörigen Fahrzeugge schwindigkeit von bis zu 4 km/h wird die Aufprallenergie durch die flexibel ver formbare Außenschicht 5 aufgenommen.

Durch eine entsprechende Auslegung der Crashbox 4 bzw. 4' mit hintereinanderge schalteten Kammern 8, 9, 10 bzw. 8', 9', 10' ergibt sich ein in etwa stufenförmiger Kraft-Weg/Geschwindigkeits-Verlauf, bei dem bis zu einem Verformungsweg x = ca. 10 cm und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 8 und 10 km/h die erste Kammer 8, 8' überwiegend die auf den Stoßfänger 1 bzw. die Crashbox 4 einwir kende Aufprallenergie aufnimmt. Die zweite Kammer 9, 9' wirkt in der gezeigten Ausführungsform bis zu einem Verformungsweg x = ca. 15 cm und einer Fahrzeug geschwindigkeit von ca. 15 bis 18 km/h. Die dritte Kammer 10, 10' ermöglicht einen Verformungsweg x = von ca. 20 cm bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von bis zu ca. 25 km/h. Bei größeren Verformungswegen x < 20 cm und Fahrzeugge schwindigkeiten < 25 km/h wird die Aufprallenergie durch die Längsträger 2, 2' und die damit verbundene Struktur des Fahrzeuges 3 aufgenommen.

Claims

1. Fahrzeug mit einem Stoßfänger, wobei der Stoßfänger an der Vorderseite und/oder am Heck eines Fahrzeuges im wesentlichen in einer horizontalen Ebene über Längsträger an einer Struktur des Fahrzeuges angeordnet ist, da durch gekennzeichnet, daß der Stoßfänger (1, 1') eine Crashbox (4, 4') auf weist, die in Fahrzeuglängsrichtung (x) aus mindestens zwei hintereinander ge schalteten Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') besteht und daß der Aufbau der Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') so ausgebildet ist, daß die Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') eine definierte Verformungsenergie aufnehmen.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Crashbox (4, 4') ein Strangprofil ist, das aus einem Leichtmetall hergestellt ist.

3. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') der Crashbox (4, 4') definierte Soll-Verfor mungsbereiche (14, 15, 16; 14', 15', 16', 27, 28, 29) aufweisen.

4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') durch eine entsprechende Wand stärke (a, b, c) der Außenwände (11, 12, 13, 11', 12', 13') und/oder durch Verstärkungsstege und/oder durch die Geometrie der Kammern (8, 9, 10, 8', 9', 10') der aufzunehmenden Verformungsenergie angepaßt sind.

5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Crashbox (4, 4') mit einer Außenschicht (5, 5') aus einem rever sibel verformbaren Schaum versehen ist und daß die Außenschicht (5, 5') zumindest die bei einem Fahrzeugunfall relevanten Flächen (6, 6', 7, 7') des Stoßfängers (1) umgibt.

6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum der Außenschicht (5) Polypropylen oder Polyurethan ist.